快表和多级页表

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在分页内存管理中,很重要的两点是:
虚拟地址到物理地址的转换要快。
解决虚拟地址空间大,页表也会很大的问题。

快表
为了解决虚拟地址到物理地址的转换速度,操作系统在 页表方案 基础之上引入了 快表 来加速虚拟地址到物理地址的转换。可以把块表理解为一种特殊的高速缓冲存储器(Cache),其中的内容是页表的一部分或者全部内容。作为页表的 Cache,它的作用与页表相似,但是提高了访问速率。由于采用页表做地址转换,读写内存数据时 CPU 要访问两次主存。有了快表,有时只要访问一次高速缓冲存储器,一次主存,这样可加速查找并提高指令执行速度。
使用快表之后的地址转换流程是这样的:
根据虚拟地址中的页号查快表;
如果该页在快表中,直接从快表中读取相应的物理地址;
如果该页不在快表中,就访问内存中的页表,再从页表中得到物理地址,同时将页表中的该映射表项添加到快表中;
当快表填满后,又要登记新页时,就按照一定的淘汰策略淘汰掉快表中的一个页。
看完了之后会发现快表和平时经常在开发的系统使用的缓存(比如 Redis)很像,的确是这样的,操作系统中的很多思想、很多经典的算法,都可以在日常开发使用的各种工具或者框架中找到它们的影子。

多级页表
引入多级页表的主要目的是为了避免把全部页表一直放在内存中占用过多空间,特别是那些根本就不需要的页表就不需要保留在内存中。多级页表属于时间换空间的典型场景。

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