Linux虚拟地址到物理地址转换过程

虚拟地址到物理地址转换过程

虚拟地址和物理地址都被划分了两部分：

虚拟地址由虚拟页面号VPN和虚拟地址偏移VA offset两部分组成。同样，物理地址由物理页帧号PFN和物理地址偏移PA offset两部分组成。

虚拟地址转换成物理地址时，需要将VPN转成PFN。PA offset通常就是VA offset。

所以物理地址 = PFN + VA offset

这里的核心就是VPN到PFN的映射，而VPN到PFN的映射关系是通过页表记录。就是说，页表存储了VPN和PFN的映射关系，MMU根据VPN，在页表中找到PFN，再把PFN和VA offset相加，就得到了物理地址，从而将虚拟地址转为物理地址。

这里要区分一下，页表存储了VA到PA的映射关系，所以说找到页表就找到了物理地址。但是这个页表是软件提供的，MMU只负责将虚拟地址翻译成物理地址，翻译的依据就是页表，MMU本身不负责创建页表。所以说，在开启MMU之前，系统就要提前建立好虚拟地址到物理地址的映射关系，然后保存到页表中，这样开启MMU时，MMU才能正确找到对应的物理地址。

页表在哪

页表都存储在物理内存中， MMU将虚拟地址转换为物理地址，需要访问物理内存中对应的页表。

实际上，页表通常就是用一个数组来表示。

这里可能会一些疑问：

疑问：放到物理内存，每次转换都要访问内存，速度不慢吗？

答：慢。怎么解决呢？如果有cache是不是就很快了？是的，这块cache就叫TLB。

疑问：都放到物理内存，占用物理内存空间不大吗？

答：大，怎么解决？多级页表+缺页异常！多级页表可以减少内存占用，而通常只需将一级页表存储到物理内存，查找的时候，找不到二级页表，触发一个缺页异常，这时再分配页表，从而节省内存。

关于页表放到物理内存的问题，涉及到cache和其他的一些知识，内容很多且比较复杂，暂时不深究，知道页表是放在内存中的即可。