Estou aprendendo sobre sistemas operacionais e há duas coisas que gostaria de saber.
Supondo que a divisão do espaço de endereço seja de 1/3 gb (1 gb para o kernel e 3 gb para o processo).
- O que acontece se o kernel precisar usar mais de 1 GB?
- No momento da inicialização, se não houver nenhum processo, como o kernel é mapeado?
Eu ficaria muito grato se a resposta fosse detalhada, mas explicada de forma que alguém (eu) que está no primeiro ano de ciência da computação possa entender. Obrigado!
O kernel não precisa usar muita memória, mas precisa ter um mapeamento de endereços virtuais para a memória física. Quando a paginação está habilitada no processador, a única maneira de acessar a memória é por meio do mecanismo de paginação, ou seja, os endereços que as instruções da CPU usam são endereços virtuais, não endereços físicos. O mapeamento do kernel é necessário para que o kernel consiga acessar qualquer parte da memória física, por exemplo, para zerar páginas antes de mapeá-las no espaço de endereço do processo.
Quando o Linux foi projetado no início dos anos 1990, ele foi projetado para rodar no 80386, que oferecia um espaço de endereço virtual de 32 bits. No entanto, o PC típico naquela época não tinha mais do que 8 megabytes de memória física. O kernel foi projetado para criar um mapeamento 1:1 onde o endereço virtual 0xC0000000 aponta para o endereço físico 0, o endereço virtual 0xC0001000 aponta para o endereço físico 0x1000, e assim por diante, até o fim da memória física. O código e os dados do kernel usam parte desse espaço de endereço, mas a maior parte da memória são páginas "livres" que podem ser alocadas para processos.
O espaço de endereço do processo neste modelo é mapeado para o espaço de endereço abaixo de 3 GB. Vários mapeamentos para as mesmas páginas de memória física podem coexistir. Uma página de memória alocada para um processo em execução tem pelo menos dois mapeamentos, a "visão do kernel" descrita acima e a "visão do processo", que usa endereços abaixo da marca de 3 GB.
Quando os PCs foram enviados com quantidades cada vez maiores de RAM, o espaço do kernel (originalmente luxuoso) de 1 GB ficou apertado, então todos os tipos de soluções paliativas foram introduzidas. Por exemplo, obtivemos a divisão de 2 GB + 2 GB, que permitiu 2 GB de RAM, mas ao mesmo tempo limitou o espaço de endereço do processo a 2 GB. A solução "final" foi, é claro, mudar para processadores de 64 bits, o que resolveu o problema por enquanto.
Mas esse não é o caso. Não há divisão de espaço de endereço estático como essa em uma máquina que pode rodar Linux – muito pelo contrário, os espaços de endereço virtual que processa e que o kernel usa podem ser (relativamente) arbitrários.
Observe que eu disse "espaços de endereço virtual", plural: processos diferentes e o kernel têm uma "visão" diferente do espaço de endereço físico, que em si não é linear. Então, não tenho certeza de onde esse limite viria.
Aloque mais de 1 GB.
No momento da inicialização, é o kernel que habilita (dependendo da arquitetura da CPU que você está usando) a proteção de memória e começa a mapear seu próprio espaço de memória. Ele randomiza ativamente esse mapeamento – KASLR .
Não sei por que você acha que há algo especial em 1 GB. Não é! O kernel mapeia sua memória conforme necessário.
Talvez você esteja se referindo a uma limitação da arquitetura i386 de 32 bits quase extinta? Em versões anteriores do Linux, havia, no espaço de endereço do kernel, um mapeamento constante
PAGE_OFFSETabaixo (que, se não me engano, era de fato 1 GB?), acima do qual os espaços de memória do espaço do usuário poderiam ter sido "mapeados".Então, qualquer material do qual você esteja aprendendo isso: precisa ser atualizado e é definitivamente anterior a https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_page-table_isolation .