TEMA 3. GESTIÓN DE MEMORIA - Universidad de Almería

Diseño de Sistemas Operativos
Tema 3. Gestión de Memoria
Dirección lineal
Dir Global Dir Intermedio Tabla Desplazamiento
Página
Tabla de Páginas
Directorio Global de
Tablas de Páginas
+
Directorio Intermedio
de Tablas de Páginas
+
+
CR3
+
Figura 3.11. Modelo de Paginación de Linux.
Linux gestiona la memoria central y las tablas de páginas utilizadas para convertir las direcciones lineales
(virtuales) en direcciones físicas. Implementa una gestión de la memoria que es ampliamente independiente
del procesador sobre el que se ejecuta. En realidad, la gestión de la memoria implementada por Linux
considera que dispone de una tabla de páginas a tres niveles: (1) directorio global de tablas de páginas (page
global dirertory) cuyas entradas contienen las direcciones de páginas que contienen tablas intermedias; (2)
directorio intermedio de tablas de páginas (page middle directory) cuyas entradas contienen las direcciones
de páginas que contienen tablas de páginas; (3) las tablas de páginas (page table) cuyas entradas contienen
las direcciones de páginas de memoria que contienen el código o los datos utilizados por el kernel o los
procesos de usuario. Evidentemente, este modelo no siempre corresponde al procesador sobre el cual Linux
se ejecuta (los procesadores i386, por ejemplo, utilizan una tabla de páginas que sólo posee dos niveles). El
kernel efectúa una correspondencia entre el modelo implementado por el procesador y el modelo de Linux.
En los procesadores i386, por ejemplo, el kernel considera que el directorio intermedio de tablas de páginas
sólo contiene una entrada.
La MMU de reinicializa con un nuevo directorio de tablas de páginas para cada proceso. Así se consiguen
aislar espacios de direcciones. Se emplean los bits User/Supervisor y Read/Write para la protección. Se
emplean los anteriores bits junto con los bits Dirty y Accessed para manejar las diferentes posibilidades de
falta de página. Linux depende fuertemente de la paginación para la gestión de procesos. De hecho, la
traducción automática de dirección lineal a dirección física hace posible los siguientes objetivos: (1) Asignar
un espacio de direcciones físicas diferentes a cada proceso, asegurando una protección eficiente ante errores
de direccionamiento. (2) Distinguir páginas (grupos de datos) de marcos de páginas (direcciones físicas en
memoria principal). Esto permite a la misma página que se almacene en un marco de página, entonces
guardar en disco y después recargarla en un marco de página diferente. Esto es muy importante para el
mecanismo de memoria virtual.
En Linux el espacio de direcciones lineales se divide en dos partes: (1) Direcciones lineales desde 0x0000000
a PAGE_OFFSET – l, accesibles en cualquier modo (usuario o kernel). (2) Direcciones lineales desde
PAGE_OFFSET hasta 0xffffffff, sólo en modo kernel. Generalmente PAGE_OFFSET se inicializa a
0xc0000000 (3Gb). Las primeras 768 entradas del directorio de tablas de páginas (que mapean los primeros
3Gb) dependen de cada proceso. El resto de entradas son las mismas para todos los procesos. El mapeado
final proyecta las direcciones lineales empezando en PAGE_OFFSET en direcciones físicas empezando en 0.
Toda la memoria física debe ser accesible por el kernel. Éste mantiene un conjunto de tablas de páginas para
su propio uso, cuya raíz es el master kernel Page Global Directory. Después de la inicialización del sistema
este conjunto de tablas de páginas no son utilizadas nunca por ningún proceso o thread del kernel.
Departamento de Lenguajes y Computación. Universidad de Almería Página 3.26