Windows内核内存.pptx

Windows内核原理与实现 曹飞 目录 目录 内存管理概述 系统内存管理 进程内存管理 内存页面交换 物理内存管理 工作集管理 内存管理概述 指处理器可以直接访问但是位于处理器之外的存储器 内存管理目的 有效的管理内存，当进程需要时，可以分配足够多的内存单元供其使用 不同进程的地址空间应该相互隔离 三种地址类型 逻辑地址，包含段和偏移；段指定了整个地址空间的基址和段大小，以及访问权限等其他属性；偏移指定了相对基址的偏移量 虚拟地址，intelx86在32位的机器上定义了4G的线性地址 物理地址，内存存储器的索引，通过地址线管脚加上相应的电信号来读写相应的内存单元 内存管理方式 页式内存管理 核心是把虚拟地址转换为物理地址 虚拟地址空间按页（page）管理，物理按相同大小的页来管理（page frame） 物理空间只有一个，虚拟空间有多个，每个物理空间只能映射一个虚拟空间 组合管理方式，intelx86的MMU结合了两种方法，逻辑地址被解析为虚拟地址在解析为物理地址 段式内存管理 物理内存划分为多个段，intelx86中有六个寄存器专门指定段的地址，称为段选择符 段选择符表包含全局（GDT）和局部的（LDT），每一项为一个段描述符 内存管理方式 页式内存管理 核心是把虚拟地址转换为物理地址 虚拟地址空间按页（page）管理，物理按相同大小的页来管理（page frame） 物理空间只有一个，虚拟空间有多个，每个物理空间只能映射一个虚拟空间 组合管理方式，intelx86的MMU结合了两种方法，逻辑地址被解析为虚拟地址在解析为物理地址 段式内存管理 物理内存划分为多个段，intelx86中有六个寄存器专门指定段的地址，称为段选择符 段选择符表包含全局（GDT）和局部的（LDT），每一项为一个段描述符 内存管理方式 页式内存管理 核心是把虚拟地址转换为物理地址 虚拟地址空间按页（page）管理，物理按相同大小的页来管理（page frame） 物理空间只有一个，虚拟空间有多个，每个物理空间只能映射一个虚拟空间 组合管理方式，intelx86的MMU结合了两种方法，逻辑地址被解析为虚拟地址在解析为物理地址 段式内存管理 物理内存划分为多个段，intelx86中有六个寄存器专门指定段的地址，称为段选择符 段选择符表包含全局（GDT）和局部的（LDT），每一项为一个段描述符 内存管理算法 Windows内存管理概述 系统内存管理 intelx86的Windows系统中，00xffffffff是所有进程共享的系统地址空间 系统地址空间初始化，在系统初始化过程中完成 系统地址空间的内存管理，包括换页和非换页内存池的管理 系统PTE区域，系统空间需要额外的物理内存时可以通过它来映射物理内存，通过PTE的方式来管理其内存，既是把PTE当作资源来管理 系统地址空间初始化 ntldr已经打开了intlex86的分页功能，建立了足够的页表共16MB地址空间使用内存 MmInitSystem完成系统空间的初始化 0阶段完成数据结构初始化和全局变量的设置，完成了大多数工作 1阶段启动一些辅助线程，包括零化页面、平衡集管理器等 2阶段修改已加载模块的可换页代码区变成可换页的，使换页内存池和非换页内存池可以工作 Windows的页目录自映射方案 Windows的页目录页面当作一页页表页面 整个虚拟地址空间的所有页表位于0xc0000000~0xc0400000 PTE的起始地址为0xc0000000， PDE的基址为0xc0300000 系统内存空间管理 一些部分提供给特殊模块使用的 会话空间，会话管理和Windows子系统使用 换页内存池和非换页内存池，系统内核模块和设备驱动程序使用 系统非换页内存池管理 利用空闲链表的方式来管理内存空间 共有4个空闲链表，每个对应的空闲页面数不一样 通过MiAllocatePoolPage和MiFreePoolPage来完成申请和归还 系统换页内存池管理 采用位图的方式来管理内存空间 两个位图，一个记录是否分配，一个记录是否为最后一个页面 通过MiAllocatePoolPage和MiFreePoolPage来完成申请和归还 系统内存空间管理 一些部分提供给特殊模块使用的 会话空间，会话管理和Windows子系统使用 换页内存池和非换页内存池，系统内核模块和设备驱动程序使用 系统非换页内存池管理 利用空闲链表的方式来管理内存空间 共有4个空闲链表，每个对应的空闲页面数不一样 通过MiAllocatePoolPage和MiFreePoolPage来完成申请和归还 系统换页内存池管理 采用位图的方式来管理内存空间 两个位图，一个记录是否分配，一个记录是否为最后一个页面 通过MiAllocatePoo