轉自：http://linux.chinaunix.net/bbs/thread-1003872-1-1.html
1. 內核初始化：
* 內核建立好內核頁目錄頁表數據庫，假設物理內存大小爲len，則建立了[3G--3G+len]::[0--len]這樣的虛地址vaddr和物理地址paddr的線性對應關係；
* 內核建立一個page數組，page數組和物理頁面系列完全是線性對應，page用來管理該物理頁面狀態，每個物理頁面的虛地址保存在page->virtual中；
* 內核建立好一個free_list，將沒有使用的物理頁面對應的page放入其中，已經使用的就不用放入了；
2. 內核模塊申請內存vaddr = get_free_pages(mask,order)：
* 內存管理模塊從free_list找到一個page，將page->virtual作爲返回值，該返回值就是對應物理頁面的虛地址；
* 將page從free_list中脫離；
* 模塊使用該虛擬地址操作對應的物理內存；
3. 內核模塊使用vaddr，例如執行指令mov(eax, vaddr)：
* CPU獲得vaddr這個虛地址，利用建立好的頁目錄頁表數據庫，找到其對應的物理內存地址；
* 將eax的內容寫入vaddr對應的物理內存地址內；
4. 內核模塊釋放內存free_pages(vaddr,order)：
* 依據vaddr找到對應的page；
* 將該page加入到free_list中；
5. 用戶進程申請內存vaddr = malloc(size)：
* 內存管理模塊從用戶進程內存空間(0--3G)中找到一塊還沒使用的空間vm_area_struct(start--end)；
* 隨後將其插入到task->mm->mmap鏈表中；
6. 用戶進程寫入vaddr(0-3G)，例如執行指令mov(eax, vaddr)：
* CPU獲得vaddr這個虛地址，該虛地址應該已經由glibc庫設置好了，一定在3G一下的某個區域，根據CR3寄存器指向的current->pgd查當前進程的頁目錄頁表數據庫，發現該vaddr對應的頁目錄表項爲0，故產生異常；
* 在異常處理中，發現該vaddr對應的vm_area_struct已經存在，爲vaddr對應的頁目錄表項分配一個頁表；
* 隨後從free_list找到一個page，將該page對應的物理頁面物理首地址賦給vaddr對應的頁表表項，很明顯，此時的vaddr和paddr不是線性對應關係了；
* 將page從free_list中脫離；
* 異常處理返回；
* CPU重新執行剛剛發生異常的指令mov(eax, vaddr)；
* CPU獲得vaddr這個虛地址，根據CR3寄存器指向的current->pgd，利用建立好的頁目錄頁表數據庫，找到其對應的物理內存地址；
* 將eax的內容寫入vaddr對應的物理內存地址內；
7. 用戶進程釋放內存vaddr，free(vaddr)：
* 找到該vaddr所在的vm_area_struct；
* 找到vm_area_struct:start--end對應的所有頁目錄頁表項，清空對應的所有頁表項；
* 釋放這些頁表項指向物理頁面所對應的page，並將這些page加入到free_list隊列中；
* 有必要還會清空一些頁目錄表項，並釋放這些頁目錄表項指向的頁表；
* 從task->mm->mmap鏈中刪除該vm_area_struct並釋放掉；
綜合說明：
* 可用物理內存就是free_list中各page對應的物理內存；
* 頁目錄頁表數據庫的主要目的是爲CPU訪問物理內存時轉換vaddr-->paddr使用，分配以及釋放內存時不會用到，但是需要內核內存管理系統在合適時機爲CPU建立好該庫；
* 對於用戶進程在6中獲得的物理頁面，有兩個頁表項對應，一個就是內核頁目錄頁表數據庫的某個pte[i ]，一個就是當前進程內核頁目錄頁表數據庫的某個 pte[j]，但是隻有一個page和其對應。如果此時調度到其他進程，其他進程申請並訪問某個內存，則不會涉及到該物理頁面，因爲其分配時首先要從 free_list中找一個page，而該物理頁面對應的page已經從free_list中脫離出來了，因此不存在該物理頁面被其他進程改寫操作的情 況。內核中通過get_free_pages等方式獲取內存時，也不會涉及到該物理頁面，原理同前所述。
1. 內核初始化：
* 內核建立好內核頁目錄頁表數據庫，假設物理內存大小爲len，則建立了[3G--3G+len]::[0--len]這樣的虛地址vaddr和物理地址paddr的線性對應關係；
* 內核建立一個page數組，page數組和物理頁面系列完全是線性對應，page用來管理該物理頁面狀態，每個物理頁面的虛地址保存在page->virtual中；
* 內核建立好一個free_list，將沒有使用的物理頁面對應的page放入其中，已經使用的就不用放入了；
2. 內核模塊申請內存vaddr = get_free_pages(mask,order)：
* 內存管理模塊從free_list找到一個page，將page->virtual作爲返回值，該返回值就是對應物理頁面的虛地址；
* 將page從free_list中脫離；
* 模塊使用該虛擬地址操作對應的物理內存；
3. 內核模塊使用vaddr，例如執行指令mov(eax, vaddr)：
* CPU獲得vaddr這個虛地址，利用建立好的頁目錄頁表數據庫，找到其對應的物理內存地址；
* 將eax的內容寫入vaddr對應的物理內存地址內；
4. 內核模塊釋放內存free_pages(vaddr,order)：
* 依據vaddr找到對應的page；
* 將該page加入到free_list中；
5. 用戶進程申請內存vaddr = malloc(size)：
* 內存管理模塊從用戶進程內存空間(0--3G)中找到一塊還沒使用的空間vm_area_struct(start--end)；
* 隨後將其插入到task->mm->mmap鏈表中；
6. 用戶進程寫入vaddr(0-3G)，例如執行指令mov(eax, vaddr)：
* CPU獲得vaddr這個虛地址，該虛地址應該已經由glibc庫設置好了，一定在3G一下的某個區域，根據CR3寄存器指向的current->pgd查當前進程的頁目錄頁表數據庫，發現該vaddr對應的頁目錄表項爲0，故產生異常；
* 在異常處理中，發現該vaddr對應的vm_area_struct已經存在，爲vaddr對應的頁目錄表項分配一個頁表；
* 隨後從free_list找到一個page，將該page對應的物理頁面物理首地址賦給vaddr對應的頁表表項，很明顯，此時的vaddr和paddr不是線性對應關係了；
* 將page從free_list中脫離；
* 異常處理返回；
* CPU重新執行剛剛發生異常的指令mov(eax, vaddr)；
* CPU獲得vaddr這個虛地址，根據CR3寄存器指向的current->pgd，利用建立好的頁目錄頁表數據庫，找到其對應的物理內存地址；
* 將eax的內容寫入vaddr對應的物理內存地址內；
7. 用戶進程釋放內存vaddr，free(vaddr)：
* 找到該vaddr所在的vm_area_struct；
* 找到vm_area_struct:start--end對應的所有頁目錄頁表項，清空對應的所有頁表項；
* 釋放這些頁表項指向物理頁面所對應的page，並將這些page加入到free_list隊列中；
* 有必要還會清空一些頁目錄表項，並釋放這些頁目錄表項指向的頁表；
* 從task->mm->mmap鏈中刪除該vm_area_struct並釋放掉；
綜合說明：
* 可用物理內存就是free_list中各page對應的物理內存；
* 頁目錄頁表數據庫的主要目的是爲CPU訪問物理內存時轉換vaddr-->paddr使用，分配以及釋放內存時不會用到，但是需要內核內存管理系統在合適時機爲CPU建立好該庫；
* 對於用戶進程在6中獲得的物理頁面，有兩個頁表項對應，一個就是內核頁目錄頁表數據庫的某個pte[i ]，一個就是當前進程內核頁目錄頁表數據庫的某個 pte[j]，但是隻有一個page和其對應。如果此時調度到其他進程，其他進程申請並訪問某個內存，則不會涉及到該物理頁面，因爲其分配時首先要從 free_list中找一個page，而該物理頁面對應的page已經從free_list中脫離出來了，因此不存在該物理頁面被其他進程改寫操作的情 況。內核中通過get_free_pages等方式獲取內存時，也不會涉及到該物理頁面，原理同前所述。
