Linux의 가상 주소와 물리적 주소: 개념, 변환 및 응용

Linux 시스템에서 메모리 관리는 프로그램 운영, 성능, 보안 등의 측면을 포함하는 매우 중요한 주제입니다. 메모리 관리의 핵심 개념은 가상 주소(Virtual Address)와 물리 주소(Physical Address)로, 각각 프로그램의 논리적 뷰와 메모리의 실제 레이아웃을 나타낸다. 가상 주소와 물리적 주소 간의 변환은 메모리 관리의 핵심 프로세스입니다. 이를 통해 프로그램은 메모리 리소스를 더 잘 활용하고 메모리 액세스 효율성과 보호를 향상시킬 수 있습니다. 그런데 가상주소와 물리주소를 정말 이해하고 계시나요? 그 정의, 특징, 차이점을 알고 있나요? Linux에서 가상 주소와 실제 주소를 변환하는 방법을 알고 있습니까? 이 기사에서는 Linux에서 가상 주소와 물리적 주소에 대한 관련 지식을 자세히 소개하므로 Linux에서 이 두 메모리 주소를 더 잘 사용하고 이해할 수 있습니다.

애플리케이션에서는 가상 주소만 제공할 수 있으며, 다음 방법을 통해서도 실제 주소를 얻을 수 있습니다. 물론, 운전기사에게 전화해야 합니다.

Linux는 가상 공간을 관리하기 위해 페이지 테이블 개념을 사용합니다. 커널이 가상 주소를 처리할 때 프로세서가 해당 주소에 액세스하기 전에 이를 물리적 주소로 변환해야 합니다. 가상 주소는 물리적 주소를 찾기 위해 Linux의 페이지 테이블 연산 매크로를 통해 계층별로 찾을 수 있습니다. 간단히 말하면, 가상 주소는 페이지 테이블을 가리키는 인덱스 역할을 하며 마지막 레벨을 의미합니다. 페이지 테이블은 물리적 주소를 가리킨다.
다양한 프로세서와 호환되기 위해 2.6.11 이후의 Linux 버전은 4단계 페이지 테이블 구조를 채택합니다.
‐ PGD: 페이지 전역 디렉터리(Page Global Directory)는 최상위 페이지 테이블입니다.
‐ PUD: Page Upper Directory, 페이지 상위 디렉터리는 두 번째 수준의 페이지 테이블입니다
‐ PMD: 페이지 중간 디렉터리인 Page Middle Directory는 세 번째 수준의 페이지 테이블입니다.
§ PTE: 페이지 테이블 항목(Page Table Entry), 페이지 테이블, 마지막 레벨 페이지 테이블은 실제 페이지를 가리킵니다.
물리 페이지는 그림 4-8과 같이 mm_struct 데이터 구조를 통해 PGD에 접근하여 찾을 수 있다. 페이지 테이블에 따라 물리 주소를 찾는 과정은 그림 4-9와 같다.

Linux에서 사용되는 Picture Level 4 페이지

간단 변환 코드는 다음과 같습니다.

으아악

pgd_offset(mm, addr)은 메모리 설명자 주소 mm과 선형 주소 addr을 매개변수로 받습니다. 이 매크로는 주소 addr의 페이지 전역 디렉토리에 해당 항목의 선형 주소를 생성합니다. 이 페이지 전역 디렉토리는 메모리 설명자 mm의 포인터를 통해 찾을 수 있습니다.

pud_offset(pgd, addr) 매개변수는 페이지 전역 디렉토리 항목을 가리키는 포인터 pgd와 선형 주소 addr입니다. 이 매크로는 페이지 위의 디렉토리에 있는 디렉토리 항목 addr에 해당하는 선형 주소를 생성합니다. 2레벨 또는 3레벨 페이징 시스템에서 이 매크로는 페이지 전역 디렉토리 항목의 주소인 pgd를 생성합니다.

pmd_offset(pud, addr)은 페이지의 상위 디렉토리 항목을 가리키는 포인터 pud와 선형 주소 addr을 매개변수로 받습니다. 이 매크로는 페이지의 중간 디렉토리 내에서 디렉토리 항목 addr의 오프셋 주소를 생성합니다. 2레벨 또는 3레벨 페이징 시스템에서는 페이지 전역 디렉토리 항목의 주소인 pud를 생성합니다.

pte_offset_kernel(dir, addr) 선형 주소 addr은 페이지 중간 디렉터리 dir에 해당 항목을 가지고 있으며, 이 매크로는 페이지 테이블의 선형 주소인 해당 항목을 생성합니다. 추가적으로 이 매크로는 메인 커널 페이지 테이블에서만 사용됩니다.

이 글을 통해 Linux에서의 가상 주소와 물리적 주소에 대해 심도 있게 이해하고, 이들의 정의와 특징, 차이점을 알아야 합니다. 또한 가상 주소와 물리적 주소 간 변환의 원리, 방법 및 기능과 Linux에서 가상 주소와 물리적 주소 간을 올바르게 변환하는 방법을 이해해야 합니다. 프로그램 이식성과 보안을 향상시키기 위해 Linux 시스템을 사용할 때 가상 주소를 사용하여 프로그램을 작성하고 실행하는 것이 좋습니다. 동시에 우리는 Linux 시스템을 사용할 때 메모리 조각화, 메모리 누수, 메모리 매핑 등과 같은 몇 가지 잠재적인 문제와 과제에 주의를 기울일 것을 상기시켜드립니다. 이 글이 여러분이 리눅스 시스템을 더 잘 사용하는 데 도움이 되기를 바라며, 리눅스에서 가상 주소와 물리적 주소의 장점과 편리함을 누릴 수 있기를 바랍니다.

위 내용은 Linux의 가상 주소와 물리적 주소: 개념, 변환 및 응용의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!