Android 中的虚拟到物理内存转换：深入解析
2024-03-19 06:39:11
深入了解 Android 中的虚拟到物理内存转换
前言
虚拟到物理内存转换是计算机系统中一项至关重要的操作，使处理器能够访问物理内存。在 Android 系统中，此转换过程由称为 MMU（内存管理单元）的硬件组件处理。本文旨在深入探讨 Android 中的虚拟到物理内存转换，提供对内存映射、页转换和相关概念的全面理解。
内存映射
Android 中的内存映射使用 mmap() 系统调用将文件或其他对象映射到进程的虚拟地址空间。此操作创建指向对象的虚拟内存区域，允许进程访问该对象的内容。
物理页
物理内存由固定大小的块组成，称为页面，通常为 4KB。当进程访问虚拟内存区域时，MMU 将该区域划分为页面并将其映射到物理页面。
页表
页表是一种数据结构，将虚拟页面映射到物理页面。当处理器访问虚拟地址时，它查找页表以确定相应的物理地址。
页转换
当处理器访问虚拟地址时，会发生以下步骤：
- 处理器查找页表以确定相应的物理页面。
- 如果物理页面不在物理内存中，则会发生页面错误，并且处理器会将该页面加载到内存中。
- 一旦物理页面加载到内存中，处理器就可以访问该页面的内容。
Android 中的页转换
在 Android 中，页转换过程由称为 Ashmem 的子系统处理。Ashmem 负责管理虚拟地址空间和物理内存之间的映射。
Pagemap 文件
/proc/[pid]/pagemap 是一个特殊文件，提供有关进程虚拟内存区域的页面映射信息。每个虚拟页面的 8 个字节表示物理页面。
Pagemap 格式
Pagemap 文件中的每个 8 字节条目表示一个虚拟页面。格式如下：
- 第 63 位： 表示页面是否有效。
- 第 60-57 位： 保留。
- 第 56-12 位： 物理页面号。
- 第 11-0 位： 保留。
疑难解答
为什么 /proc/[pid]/pagemap 文件中的某些条目不符合预期的模式？
当页面被换出到交换分区（存储在闪存或外部存储设备上的文件）时，它们可能不遵循与物理内存中的页面相同的规则。这可能会导致第 63 位不为 1，第 60-57 位不为 0 的条目。
结论
虚拟到物理内存转换在 Android 中是一个复杂的过程。了解 Pagemap 文件可以帮助你深入了解此过程。通过理解输出中条目的格式，你可以获得有关进程虚拟内存区域的宝贵信息。
常见问题解答
- 虚拟页面和物理页面有什么区别？
虚拟页面是虚拟地址空间中的页面，而物理页面是物理内存中的页面。 - 页面错误是什么？
页面错误发生在访问的虚拟页面不在物理内存中时。 - 什么是交换分区？
交换分区是存储被换出物理内存的页面的文件。 - Pagemap 文件有什么作用？
Pagemap 文件提供有关进程虚拟内存区域的页面映射信息。 - 如何检查进程的虚拟内存使用情况？
可以使用 Android Profiler 或 procps 工具集检查进程的虚拟内存使用情况。
