Ποια είναι η χρήση της φυσικής διεύθυνσης στο Linux;

Στο Linux, η φυσική διεύθυνση είναι η πραγματική διεύθυνση στη φυσική μνήμη (RAM) όπου βρίσκονται τα δεδομένα. Είναι μια τοποθεσία άμεσα προσβάσιμη από το υλικό. Ενώ οι εφαρμογές δεν χρησιμοποιούν άμεσα φυσικές διευθύνσεις, είναι ζωτικής σημασίας για την υποκείμενη λειτουργία του συστήματος για διάφορους λόγους:

* Διαχείριση μνήμης: Ο πυρήνας χρησιμοποιεί φυσικές διευθύνσεις για τη διαχείριση της μνήμης RAM. Χαρτείται εικονικές διευθύνσεις (οι εφαρμογές διευθύνσεων χρησιμοποιούν) στις φυσικές διευθύνσεις μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται Memaping Mapping ή Address μετάφραση. Αυτό επιτρέπει σε πολλαπλές διαδικασίες να τρέχουν ταυτόχρονα χωρίς να παρεμβαίνουν στον χώρο μνήμης του άλλου, ακόμη και αν χρησιμοποιούν τις ίδιες εικονικές διευθύνσεις. Ο πυρήνας χρησιμοποιεί πίνακες σελίδας για να εκτελέσει αυτή τη μετάφραση.

* Άμεση πρόσβαση μνήμης (DMA): Οι συσκευές που εκτελούν το DMA (όπως οι κάρτες δικτύου ή οι σκληροί δίσκοι) πρέπει να αποκτήσουν πρόσβαση απευθείας στη μνήμη. Το κάνουν αυτό χρησιμοποιώντας φυσικές διευθύνσεις, παρακάμπτοντας τον εικονικό χώρο διευθύνσεων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το DMA συμβαίνει σε χαμηλότερο επίπεδο από το πλαίσιο της διαδικασίας.

* Προστασία μνήμης: Ο πυρήνας χρησιμοποιεί φυσικές διευθύνσεις για την επιβολή της προστασίας της μνήμης. Η χαρτογράφηση μεταξύ εικονικών και φυσικών διευθύνσεων επιτρέπει στον πυρήνα να περιορίσει ποιες διαδικασίες μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ποια μέρη της φυσικής μνήμης, εμποδίζοντας μια διαδικασία να καταστρέψει τη μνήμη ενός άλλου.

* αλληλεπίδραση υλικού: Ορισμένες λειτουργίες του πυρήνα που ασχολούνται άμεσα με το υλικό (π.χ. δοκιμή μνήμης, αρχικοποίηση) απαιτούν τη χρήση φυσικών διευθύνσεων.

Εν ολίγοις, ενώ οι εφαρμογές ασχολούνται με εικονικές διευθύνσεις, οι φυσικές διευθύνσεις αποτελούν το θεμέλιο του τρόπου με τον οποίο το Linux διαχειρίζεται και προσβάλλει την RAM. Είναι απαραίτητα για τον ρόλο του πυρήνα στη διαχείριση μνήμης, την αλληλεπίδραση των συσκευών και την ασφάλεια του συστήματος. Οι εφαρμογές δεν χειρίζονται άμεσα τις φυσικές διευθύνσεις. Ο πυρήνας χειρίζεται τη μετάφραση και την προστασία.