内核如何将进程限制在自己的内存池中？
How does kernel restrict processes to their own memory pool?
这纯粹是学术问题，与任何OS
无关
我们有 x86 CPU 和操作内存，这个内存类似于一些内存池，它由可以读取或写入的可寻址内存单元组成，使用 MOV 指令的地址 CPU（我们可以将内存从/移到这个内存池）。
鉴于我们的程序是内核，我们可以完全访问整个内存池。然而，如果我们的程序不直接在硬件上 运行，内核会创建一些 "virtual" 内存池，它位于物理内存池内的某个地方，我们的进程将其视为物理内存池并可以写入它，从中读取，或通常通过调用 sbrk 或 brk（在 Linux 上）之类的东西来更改其大小。
我的问题是，这个虚拟池是如何实现的？我知道我可以阅读整个 linux 源代码，也许一年后我就能找到它，但我也可以在这里问 :)
我假设正在使用以下 3 种可能的解决方案之一：
- 解释程序指令（非常低效且不太可能）：内核只会读取程序的字节码并单独解释每条指令，例如。如果它看到访问内存的请求，则该进程不允许访问它不会允许它。
- 创建一些 OS 级别 API 需要使用它们来读取/写入内存并禁止访问原始内存，这可能同样无效。
- 硬件特性（可能是最好的，但不知道它是如何工作的）：内核会说 "dear CPU, now I will send you instructions from some unprivileged process, please restrict your instructions to memory area
0x00ABC023 - 0xDEADBEEF" CPU 不会让用户进程对内存做任何错误，除了对于内核批准的范围。
我之所以问，是想了解 运行 程序在内核背后是否有任何开销（我们不考虑内核本身实现的多线程造成的开销）或 while 运行 在 CPU 上本地编程（没有 OS），以及可能使用类似技术的计算机虚拟化导致的内存访问开销。
在普通系统上，内存保护是在 MMU 或内存管理单元强制执行的，它是一个可配置地将虚拟地址映射到物理地址的硬件块。只允许内核直接配置它，非法操作或转到未映射页面的操作会向内核引发异常，然后内核可以约束违规进程或适当地从磁盘中获取丢失的页面。
虚拟机通常使用 CPU 硬件功能来捕获和模拟特权操作或那些与硬件状态直接交互的操作，同时允许普通操作直接 运行，因此总体上适中速度惩罚。如果这些都不可用，则必须模拟整个事情，这确实很慢。
当您提到硬件功能时，您是在正确的轨道上。这是一个称为 protected mode 的特性，由 Intel 在 80286 型号上引入 x86。它随着时间的推移而发展和变化，目前 x86 有 4 种模式。
处理器在 实模式 中启动 运行 之后，特权软件（ring0，例如您的内核）可以在这些模式之间切换。
虚拟寻址是使用处理器支持的 paging mechanism (How does x86 paging work?) 实现和强制执行的。
这纯粹是学术问题，与任何OS
无关我们有 x86 CPU 和操作内存，这个内存类似于一些内存池，它由可以读取或写入的可寻址内存单元组成，使用 MOV 指令的地址 CPU（我们可以将内存从/移到这个内存池）。
鉴于我们的程序是内核，我们可以完全访问整个内存池。然而，如果我们的程序不直接在硬件上 运行，内核会创建一些 "virtual" 内存池，它位于物理内存池内的某个地方，我们的进程将其视为物理内存池并可以写入它，从中读取，或通常通过调用 sbrk 或 brk（在 Linux 上）之类的东西来更改其大小。
我的问题是，这个虚拟池是如何实现的？我知道我可以阅读整个 linux 源代码，也许一年后我就能找到它，但我也可以在这里问 :)
我假设正在使用以下 3 种可能的解决方案之一：
- 解释程序指令（非常低效且不太可能）：内核只会读取程序的字节码并单独解释每条指令，例如。如果它看到访问内存的请求，则该进程不允许访问它不会允许它。
- 创建一些 OS 级别 API 需要使用它们来读取/写入内存并禁止访问原始内存，这可能同样无效。
- 硬件特性（可能是最好的，但不知道它是如何工作的）：内核会说 "dear CPU, now I will send you instructions from some unprivileged process, please restrict your instructions to memory area
0x00ABC023 - 0xDEADBEEF" CPU 不会让用户进程对内存做任何错误，除了对于内核批准的范围。
我之所以问，是想了解 运行 程序在内核背后是否有任何开销（我们不考虑内核本身实现的多线程造成的开销）或 while 运行 在 CPU 上本地编程（没有 OS），以及可能使用类似技术的计算机虚拟化导致的内存访问开销。
在普通系统上，内存保护是在 MMU 或内存管理单元强制执行的，它是一个可配置地将虚拟地址映射到物理地址的硬件块。只允许内核直接配置它，非法操作或转到未映射页面的操作会向内核引发异常，然后内核可以约束违规进程或适当地从磁盘中获取丢失的页面。
虚拟机通常使用 CPU 硬件功能来捕获和模拟特权操作或那些与硬件状态直接交互的操作，同时允许普通操作直接 运行，因此总体上适中速度惩罚。如果这些都不可用，则必须模拟整个事情，这确实很慢。
当您提到硬件功能时，您是在正确的轨道上。这是一个称为 protected mode 的特性，由 Intel 在 80286 型号上引入 x86。它随着时间的推移而发展和变化，目前 x86 有 4 种模式。
处理器在 实模式 中启动 运行 之后，特权软件（ring0，例如您的内核）可以在这些模式之间切换。
虚拟寻址是使用处理器支持的 paging mechanism (How does x86 paging work?) 实现和强制执行的。