操作系统_内存保护

Memory Protect

在多进程环境中管理和保护内存，同时避免进程之间的干扰

在操作系统中，内存管理需要解决以下问题：

1. 资源分配：

• 将内存分配给多个进程，并让它们独立运行。

2. 隔离和保护：

• 确保一个进程不能访问或修改另一个进程的内存。

3. 高效利用内存：

• 避免内存碎片，最大化可用内存的使用率。

内存保护的simple protection:

enforce Base and Limit

Base(存储内存起始地址) Limit(存储进程可以使用的内存大小)

分离地址空间--虚拟地址和物理地址：

虚拟地址

process expect zero based address

为什么要以0开始？虚拟地址有什么好处？

• address will change between run

• process can be load in different places

• base and limit leaves location of process visible

物理地址

实际的内存地址，操作系统将虚拟地址映射到物理地址

地址映射的实现：MMU

MMU（Memory Management Unit） 是硬件模块，负责将虚拟地址转换为物理地址。

分段和分页是实现虚拟地址到物理地址映射的两种主要方法。

分段 Segmentation

内存按逻辑分为多个段（例如代码段、数据段、栈段）,地址表示为：段号 : 偏移量（如：2:0x100）。

缺点：

• external fragmentation

• Dynamic storage allocation problem: First fit; Best fit; Worst fit;

分页 Paging

将内存分成固定大小的块，称为页（Page）

虚拟地址分为页号（Page Number）和页内偏移（Offset）

页号通过页表（Page Table）映射到物理内存中的帧（Frame）。