第4课 虚拟内存

• 地址空间
• 分页硬件
• xv6的VM代码

虚拟内存概述

• 问题：假设shell程序有一个bug：有时，它会向一个随机的内存地址写数据。那么我们该怎样阻止shell程序破坏内核和破坏其他进程呢？

• 我们想有彼此隔离的地址空间
  每个进程都有自己的内存
  进程读写自己的内存
  进程不能读写其他任何内存

• 我们面临的挑战是：在保持内存间隔离的同时，如何在一个物理内存之上多路复用若干个内存？

• xv6使用RISC-V的分页硬件来实现地址空间。

• 分页提供了一层间接寻址。
  CPU->MMU->RAM
  VA PA
  RISC-V指令使用的是虚拟地址，而不是物理地址。
  内核告诉MMU每个虚拟地址是如何映射到一个物理地址的。
  从本质上讲，MMU有一个表，表的索引是va，能生成一个pa。因此，MMU也叫做页表。
  一个地址空间对应一个页表。
  MMU能限制用户代码可以使用什么虚拟地址。
  通过对MMU编程，内核可以完全控制虚拟地址va到物理地址pa的映射，允许许多有意思的操作系统特征或者技巧。