什么是 ‘TLB Shootdown’?解析多核 CPU 在修改页表时如何保持映射的一致性

欢迎大家来到今天的技术讲座。今天我们深入探讨一个在现代多核CPU架构中至关重要但又常常被忽视的机制——“TLB Shootdown”,以及它如何确保多核CPU在修改页表时保持内存映射的一致性。作为一名编程专家,我将从底层硬件机制到上层操作系统实现,为您详细剖析这一复杂过程。 1. 内存管理单元 (MMU) 与 TLB 的基石作用 要理解TLB Shootdown,我们首先需要回顾现代CPU的内存管理基础。 虚拟内存与物理内存 我们都知道,操作系统为每个进程提供了一个独立的、连续的虚拟地址空间。这个虚拟地址空间并不直接对应物理内存,而是通过内存管理单元(MMU)进行地址翻译。MMU将虚拟地址转换为物理地址,使得多个进程可以共享物理内存,同时又互不干扰,并提供了内存保护、分页、按需加载等高级功能。 页表 (Page Tables) 地址翻译的核心是页表。页表是一种数据结构,通常存储在主内存中,它记录了虚拟页面到物理页帧的映射关系。当CPU访问一个虚拟地址时,MMU会遍历页表来找到对应的物理地址。x86-64架构通常采用多级页表(例如四级或五级页表),以有效地管理巨大的虚拟地址空间。 一个典 …