为什么需要mmu?
我们知道应用程序是不能随意访问内存的,如果让应用程序直接访问物理内存,那么计算机是很危险的,计算机内存的所有内容将被完全暴露出来。所以出现了mmu,mmu是内存管理单元,应用程序访问的是虚拟内存,虚拟内存够通过mmu的转换后,变成物理内存,物理内存对应的就是实际上物理存储磁盘上的地址。
主线的linux代码,正常运行是需要mmu机制的。
但是如果想运行没有mmu的linux内核代码也不是不可以,就需要进行裁剪和配置,最困难的就是调试。
mmu模块一般是CPU的一个内部组成部分,当然,也存在位置mmu的情况。
如果想运行没有mmu的linux内核代码,不妨看看uclinux
什么是uclinux?
在uClinux这个英文单词中u表示Micro,小的意思,C表示Control,控制的意思, 所以uClinux就是Micro-Control-Linux,字面上的理解就是"针对微控制领域而设计的Linux系统"。
uclinux和linux的区别
没有虚存管理单元mmu
不能运行时增加进程栈
不支持分页
可执行程序不是elf, 而是flat
不能用fork, 而是用vfork
RAMDISK
uClinux是针对控制领域的嵌入式linux操作系统,它从Linux 2.0/2.4内核派生而来,沿袭了主流Linux的绝大部分特性。适合不具备内存管理单元(MMU)的微处理器/微控制器。没有MMU支持是 uClinux与主流Linux的基本差异。
对uCLinux 来说,其设计针对没有MMU的处理器,不能使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux仍然采用存储器的分页管理,系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理,所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。uCLinux系统对于内存的访问是直接的,所 有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对内存空间没有保护,各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前,系统必须为进程分配足够的连续 地址空间,然后全部载入主存储器的连续空间中。
内存保护
没有内存保护(Memory Protection)的操作会导致这样的结果:
即使由无特权的进程来调用一个无效指针,也会触发一个地址错误,并潜在地引起程序崩溃,甚至导致系统的挂 起。显然,在这样的系统上运行的代码必须仔细编程,并深入测试来确保健壮性和安全。
对于普通的Linux来说,需要运行不同的用户程序,如果没有内存保护将大大降低系统的安全性和可性;然而对于嵌入式uClinux系统而言,由 于所运行的程序往往是在出厂前已经固化的,不存在危害系统安全的程序侵入的隐患,因此只要应用程序经过较完整的测试,出现问题的概率就可以控制在有限的范 围内。
虚拟内存
没有虚拟内存(Virtual Memory)主要导致下面几个后果:
首先,由内核所加载的进程必须能够独立运行,与它们在内存中的位置无关。实现这一目标的第一种办法是一旦程序被加载到RAM中,那么程序的基准地址 就“固定”下来;另一种办法是产生只使用相对寻址的代码(称为“位置无关代码”,Position Independent Code,简称PIC)。uClinux对这两种模式都支持。
其次,要解决在扁平(flat)的内存模型中的内存分配和释放问题。非常动态的内存分配会造成内存碎片,并可能耗尽系统的资源。对于使用了动态内存 分配的那些应用程序来说,增强健壮性的一种办法是用预分配缓冲区池(Preallocated buffer pool)的办法来取代malloc()调用。
由于uclinux中不使用虚拟内存,进出内存的页面交换也没有实现,因为不能保证页面会被加载到RAM中的同样位置。在普通计算机上,操作系统允 许应用程序使用比物理内存(RAM)更大的内存空间,这往往是通过在硬盘上设立交换分区来实现的。但是,在嵌入式系统中,通常都用FLASH存储器来代替 硬盘,很难高效地实现内存页面交换的存取,因此,对运行的应用程序都限制其可分配空间不大于系统的RAM空间。
注意: 多任务并没有受影响。哪些旧式的、广泛使用fork()的网络后台程序(daemon)的确是需要修改的。由于子进程运行在和父进程同样的地 址空间内,在一些情况下,也需要修改两个进程的行为。
很多现代的程序依赖子进程来执行基本任务,使得即时在进程负载很重时,系统仍可以保持一种“可交互”的状态,这些程序可能需要实质上的修改来在 uClinux下完成同样的任务。如果一个关键的应用程序非常依赖这样的结构,那就不得不对它重新编写了。
假设有一个简单的网络后台程序(daemon),大量使用了fork()。这个daemon总监听一个知名端口(或套接字)等待网络客户端来连接。当客户端连接时,这个daemon给它一个新的连接信息(新的socket编号),并调用fork()。子进程接下来就会和客户端在
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