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虛擬位址空間中的頁面大小是如何決定的？

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虛擬位址空間中的頁面大小是如何決定的？

Linux 使用虛擬記憶體系統，其中所有位址都是虛擬位址而不是實體位址。這些虛擬位址由處理器轉換為實體位址。

為了使這種轉換更容易，虛擬記憶體和實體記憶體被分為頁。每一頁都有一個獨特的編號；頁框號。

有些頁面大小可以是 2 KB、4 KB 等。是否受到架構規模的影響？例如，32 位元匯流排將具有 4 GB 位址空間。

答案1

您可以透過以下命令查詢系統的配置來找出系統的預設頁面大小getconf：

$ getconf PAGE_SIZE
4096

或者

$ getconf PAGESIZE
4096

筆記：上述單位通常以位元組為單位，因此 4096 等於 4096 位元組或 4kB。

這是硬連線在 Linux 核心的源碼中的：

例子

$ more /usr/src/kernels/3.13.9-100.fc19.x86_64/include/asm-generic/page.h
...
...
/* PAGE_SHIFT determines the page size */

#define PAGE_SHIFT  12
#ifdef __ASSEMBLY__
#define PAGE_SIZE   (1 << PAGE_SHIFT)
#else
#define PAGE_SIZE   (1UL << PAGE_SHIFT)
#endif
#define PAGE_MASK   (~(PAGE_SIZE-1))

換檔怎麼給你4096？

當您移位時，您正在執行乘以 2 的二進位乘法1 << PAGE_SHIFT。

$ echo "2^12" | bc
4096

答案2

硬體（具體來說，記憶體管理單元，它是 CPU 的一部分）決定了可能的頁面大小。與處理器暫存器大小無關，僅與位址空間大小有間接關係（因為 MMU 決定兩者）。

幾乎所有架構都支援 4kB 頁面大小。有些架構支援較大的頁面（少數也支援較小的頁面），但 4kB 是非常普遍的預設值。

Linux 支援兩種頁面大小：

  • 正常大小的頁面，我相信在所有架構上預設都是 4kB，儘管某些架構允許其他值，例如 16kBARM64或 8kB、16kB 或 64kBIA64。這些對應於 MMU 上最深層的描述符（Linux 稱之為英語口說考試）。
  • 大頁面，如果編譯為 (CONFIG_HUGETLB_PAGE是必要的，並且CONFIG_HUGETLBFS對於大多數用途也是如此)。這對應於 MMU 描述符的第二深層（Linux 稱之為 PMD）（或至少通常是這樣，我不知道這是否適用於所有體系結構）。

頁面大小是記憶體使用量、記憶體使用量和速度之間的折衷。

  • 較大的頁面大小意味著當部分使用頁面時會產生更多浪費，因此系統會更快耗盡記憶體。
  • 更深的 MMU 描述符等級意味著更多的核心記憶體用於頁表。
  • 更深的MMU描述符等級意味著更多的時間花在頁表遍歷上。

對於大多數應用程式來說，較大頁面大小的收益很小，但成本很高。這就是為什麼大多數系統僅使用正常大小的頁面的原因。

您可以使用以下命令查詢系統上的（正常）頁面大小getconf實用程式或 C 函數sysconf。

$ getconf PAGE_SIZE
4096

使用大頁面需要在其中安裝hugetlbfs檔案系統和mmapping 檔案。

答案3

處理器決定可用的頁面大小。對於大多數用途，x86 和 x86_64 處理器上硬體實作的頁面大小為 4kb。然而，如果作業系統願意，可以一次分配多個頁面，從而在軟體中有效地實現 8kb、16kb 或 32kb 頁面。

x86 和 x86_64 處理器也可以分別將 4mb 和 2mb 頁面與標準 4kb 頁面混合。如果使用該功能，它將主要用於分配內核空間。

答案4

頁大小主要取決於處理器架構。在x86上，從引入保護模式的386處理器時代開始，頁面大小一直是4 kB。

在 x64 模式下，也可以存在大小為 2 MB 的大頁面。然而，使用它們有點複雜。

您可以在以下位置找到有關頁面大小的更多信息維基百科文章

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