Linux：进程地址空间的简易认识进程地址空间可执行程序文件 vs 进程地址空间内存管理操作系统下的进程与内存管理虚拟内存参考

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我是靠谱客的博主称心小蜜蜂，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Linux：进程地址空间的简易认识进程地址空间可执行程序文件 vs 进程地址空间内存管理操作系统下的进程与内存管理虚拟内存参考，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

文章目录

进程地址空间
- 验证地址空间的基本排布
- 址同值不同
- 定义
可执行程序文件 vs 进程地址空间
内存管理
操作系统下的进程与内存管理
虚拟内存
参考

全文约 2010 字，预计阅读时长： 7分钟

进程地址空间

验证地址空间的基本排布

在这里插入图片描述

代码验证：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int g_unval;
int g_val = 100;


int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
      printf("code addr         : %pn", main);
    const char *p = "hello bit!";
    printf("read only         : %pn", p);
    printf("global val        : %pn", &g_val);
    printf("global uninit val : %pn", &g_unval);
    char *q1 = (char *)malloc(10);
    char *q2 = (char *)malloc(10);
    char *q3 = (char *)malloc(10);
    char *q4 = (char *)malloc(10);
    printf("heap addr         : %pn", q1);
    printf("heap addr         : %pn", q2);
    printf("heap addr         : %pn", q3);
    printf("heap addr         : %pn", q4);

    int a = 0;
    static int b = 0;
    int c = 0;
    printf("stack addr        : %pn", &p);
    printf("stack addr        : %pn", &a);
    printf("b: stack addr        : %pn", &b);
    printf("stack addr        : %pn", &c);

    printf("args addr         : %pn", argv[0]);
    printf("args addr         : %pn", argv[argc-1]);

    printf("env  addr         : %pn", env[0]);

    return 0;
}

址同值不同

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int g_val = 0;
int main()
{
	 pid_t id = fork();
	 if(id < 0){
	 perror("fork");
	 return 0;
	 }
 else if(id == 0){ //child
		printf("child[%d]: %d : %pn", getpid(), g_val, &g_val);
 }else{ //parent
		 printf("parent[%d]: %d : %pn", getpid(), g_val, &g_val);
 }
		 sleep(1);
 return 0;
}

得到，全局变量地址是相同的值，但看到的变量值是不一样的。

定义

地址空间是进程看待内存的方式，抽象出来的一个概念，内核下是一个结构体。这样每个进程，都认为自己独占系统内存资源。
区域划分：将线性的地址空间或分成位一个个的地址区间【start，end】
虚拟地址：在【start，end】之间的各个地址。
地址空间通过页表在物理内存上进行映射，通过各种倒腾，保证有那么多进程可以运行。相关工作由操作系统完成。
假设某个进程越界访问，则可以通过页表查看该段的读写权限，进行报错中断程序运行。
父子进程一个数据的虚拟地址一样，呈现的数值不一样；是因为子进程的大部分信息，继承自父进程；进程管理这一侧，映射关系没变；但在内存管理那一侧，在物理内存上又开辟了一块儿空间给子进程使用。
为什么存在地址空间？
保护物理内存，不受到任何进程内的地址的直接访问，方便合法性校验。
将内存管理和进程管理解耦，内存只需看这块儿空间有没有被人用，不需要关心是谁在用。
让进程，以同样的方式，来看待代码和数据。这个区是代码区，这个区是数据区等等…
因此，一个进程被创建时，都有独自的PCB，进程地址空间、和页表。

可执行程序文件 vs 进程地址空间

可执行程序本身，就已经被划分成了一个个的区域；方便模块化加载到内存和库文件的链接。
两者的结构布局相呼应。
目标文件链接以后就是可执行；库代码的融合、库数据的融合等。

在这里插入图片描述

内存管理

在这里插入图片描述

…
页框（page frame）是一个内存管理的概念定义。是指 CPU 中添加了能自动把虚拟内存（即逻辑地址）地址转化为物理内存地址的电路，为了简化这种电路，就把 RAM 划分为长度为4KB或8KB的块。

操作系统下的进程与内存管理

在这里插入图片描述

虚拟内存

在这里插入图片描述

…
进程中的所有内存访问都是逻辑地址，这些逻辑地址会在运行时动态地转换为物理地址。这意味着一个进程可被换入或换出内存，因此进程可在执行过程的不同时刻占据内存中的不同区域。
一个进程可划分为许多块（页和段），在执行过程中，这些块不需要连续地位于内存中。动态运行时地址转换和页表或段表的使用使得这一点成为可能。