2010年02月02日 情報科学類 オペレーティングシステム II 筑波大学 システム情報工学研究科 コンピュータサイエンス専攻, 電子・情報工学系 新城 靖 <yas@is.tsukuba.ac.jp>
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卒業予定の4年生に対する特別措置として、2月9日火曜日6時間目 (16:45-18:00)に試験をすることを検討しています。 対象者は、授業終了後、前に集まって下さい。
線形なアドレス空間は、メモリ・エリア(memory area)(または、memory resion、memory interval)に分割される。
include/linux/sched.h 1166: struct task_struct { ... 1221: struct mm_struct *mm, *active_mm; ... 1483: };tast_struct の mm フィールド
図? プロセス関連のメモリの構造体
include/linux/mm_types.h 202: struct mm_struct { 203: struct vm_area_struct * mmap; /* list of VMAs */ 204: struct rb_root mm_rb; 205: struct vm_area_struct * mmap_cache; /* last find_vma result */ ... 214: pgd_t * pgd; 215: atomic_t mm_users; /* How many users with user space? */ 216: atomic_t mm_count; /* How many references to "struct mm_struct" (users count as 1) */ 217: int map_count; /* number of VMAs */ 218: struct rw_semaphore mmap_sem; 219: spinlock_t page_table_lock; /* Protects page tables and some counters */ 220: 221: struct list_head mmlist; /* List of maybe swapped mm's. These are globally strung 222: * together off init_mm.mmlist, and are protected 223: * by mmlist_lock 224: */ ... 237: unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data; 238: unsigned long start_brk, brk, start_stack; 239: unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end; ... 289: };
134: struct vm_area_struct { 135: struct mm_struct * vm_mm; /* The address space we belong to. */ 136: unsigned long vm_start; /* Our start address within vm_mm. */ 137: unsigned long vm_end; /* The first byte after our end address 138: within vm_mm. */ ... 141: struct vm_area_struct *vm_next; ... 144: unsigned long vm_flags; /* Flags, see mm.h. */ ... 146: struct rb_node vm_rb; ... 174: struct vm_operations_struct * vm_ops; ... 177: unsigned long vm_pgoff; /* Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE 178: units, *not* PAGE_CACHE_SIZE */ 179: struct file * vm_file; /* File we map to (can be NULL). */ 180: void * vm_private_data; /* was vm_pte (shared mem) */ ... 189: };
フラグ | 説明 |
---|---|
VM_READ | 読み込み可 |
VM_WRITE | 書き込み可 |
VM_EXEC | 実行可 |
VM_SHARED | 共有されている |
VM_GROWSDOWN | アドレスが小さい方に伸びる |
VM_GROWSUP | アドレスが大きい方に伸びる |
VM_DENYWRITE | 書き込み不可。 |
VM_EXECUTABLE | 実行可能。 |
VM_LOCKED | ロックされている。 |
VM_DONTCOPY | コピー不可 |
VM_DONTEXPAND | 拡張不可。 |
.text | 機械語命令 |
.data | 初期化された大域変数やstatic変数 |
.rodata | (.dataに置くべきもののうち)読み読み専用のもの) |
.bss | 初期化されない大域変数やstatic変数(OSが0に初期化) |
.symtab | シンボル・テーブル |
.strtab | 文字列のテーブル。シンボル・テーブルの内容の文字列。 |
図? プロセスのアドレス空間
% echo $$
29068
% ls /proc/$$
attr coredump_filter exe limits mem root statm wchan
auxv cwd fd loginuid mounts smaps status
cmdline environ io maps mountstats stat task
% head /proc/$$/maps
00111000-00115000 r-xp 00000000 08:02 8454184 /lib/libnss_dns-2.3.4.so
00115000-00116000 r-xp 00003000 08:02 8454184 /lib/libnss_dns-2.3.4.so
00116000-00117000 rwxp 00004000 08:02 8454184 /lib/libnss_dns-2.3.4.so
00117000-0011a000 r-xp 00000000 08:02 2332418 /usr/lib/gconv/EUC-JP.so
0011a000-0011c000 rwxp 00002000 08:02 2332418 /usr/lib/gconv/EUC-JP.so
0024a000-00259000 r-xp 00000000 08:02 8454169 /lib/libresolv-2.3.4.so
00259000-0025a000 r-xp 0000f000 08:02 8454169 /lib/libresolv-2.3.4.so
0025a000-0025b000 rwxp 00010000 08:02 8454169 /lib/libresolv-2.3.4.so
0025b000-0025d000 rwxp 0025b000 00:00 0
00280000-00289000 r-xp 00000000 08:02 8454260 /lib/libnss_files-2.3.4.so
% tail /proc/$$/maps
08048000-0808f000 r-xp 00000000 08:02 4685902 /bin/tcsh
0808f000-08093000 rw-p 00047000 08:02 4685902 /bin/tcsh
08093000-080c3000 rw-p 08093000 00:00 0
086c5000-08790000 rw-p 086c5000 00:00 0
b7c69000-b7d4c000 r--p 01bba000 08:02 147457 /usr/lib/locale/locale-archive
b7d4c000-b7f4c000 r--p 00000000 08:02 147457 /usr/lib/locale/locale-archive
b7f4c000-b7f4e000 rw-p b7f4c000 00:00 0
b7f5d000-b7f63000 r--s 00000000 08:02 2326613 /usr/lib/gconv/gconv-modules.cache
bfe79000-c0000000 rw-p bfe79000 00:00 0
ffffe000-fffff000 r-xp 00000000 00:00 0
% wc /proc/$$/maps
45 261 2975 /proc/29068/maps
%
/proc/PID/maps
のフィールドの意味
% ls -l /dev | egrep '8,.*2'
brw------- 1 root root 8, 2 Jan 5 18:38 root
brw-rw---- 1 root disk 8, 2 Jan 5 18:38 sda2
%
デバイスに結びついていない場合には、00:00 になる。
% ls -l /lib/libnss_dns-2.3.4.so
-rwxr-xr-x 1 root root 22524 Jan 10 2009 /lib/libnss_dns-2.3.4.so
% ls -li /lib/libnss_dns-2.3.4.so
8454184 -rwxr-xr-x 1 root root 22524 Jan 10 2009 /lib/libnss_dns-2.3.4.so
%
図? MMUによる仮想アドレスから物理アドレスへの変換
図? 1段のページテーブル
ページテーブルは、次のような配列になる。unsigned int page_table[0x100000]; unsigned long int physical_address( unsigned long int virtual v ) { p = v >> 12; q = v & 0xfff; return( page_table[p] + q ); }
図? 1段のページテーブル
page_table[] は、0x100000 個 == 1024 * 1024 個 == 1M 個の要素からなる。 1要素が 4 バイト(32ビット) なら、4MB のメモリが必要になる。
仮想アドレスの構成の例。1ページが4KB、仮想アドレスが32ビットの時の分割 の例(他の分割方法も考えられる)
図? 仮想アドレスの4つの部分への分割例
図? 4段のページテーブル
unsigned int pgd[0x20]; unsigned long int physical_address( unsigned long int virtual v ) { p = v >> (32-5) ; q = (v >> (32-10)) & 0x1f; r = (v >> (32-15)) & 0x1f; s = (v >> (32-20)) & 0x1f; t = v & 0xfff; unsigned int *pud = pgd[p]; unsigned int *pmd = pud[q]; unsigned int *pte = pmd[r]; return( pte[s] + t ); }
0x00000000 から 0x00000fff まで
0x00001000 から 0x00001fff まで
0xfffff000 から 0xffffffff まで