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Linux 内核 内存管理】虚拟地址空间布局架构 ① ( 虚拟地址空间布局架构 | 用户虚拟地址空间划分 )

文章目录 一、虚拟地址空间布局架构 二、用户虚拟地址空间划分 一、虚拟地址空间布局架构 ---- 在 64 位的 Linux 操作系统中 , " ARM64 架构 " 并 不支持 64 位的虚拟地址..., 最大只支持 48 位的虚拟地址 , 64 位地址太大 , 并不需要那么大的内存空间 ; " ARM64 架构 " 中 , Linux 系统的 " 内核虚拟地址 “ 与 ” 用户虚拟地址 "...是等同的 ; 用户虚拟地址 : 0x 0000 0000 0000 0000 ~ 0x 0000 FFFF FFFF FFFF , 48 位有效地址 ; 内核虚拟地址 : 0x FFFF 0000...0000 0000 ~ 0x FFFF FFFF FFFF FFFF , 48 位有效地址 ; 二、用户虚拟地址空间划分 ---- Linux 操作系统 进程 的 " 用户虚拟空间 " 起始地址..., 选择的 " 虚拟地址空间 " 的地址位数 , TASK_SIZE 与 TASK_SIZE_64 宏 相关源码如下 : /* * PAGE_OFFSET - the virtual address

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Linux虚拟地址空间布局

这个沙盘就是虚拟地址空间(Virtual Address Space),在32位模式下它是一个4GB的内存地址块。...这并不意味着内核使用那么多物理内存,仅表示它可支配这部分地址空间,根据需要将其映射到物理内存。 虚拟地址通过页表(Page Table)映射到物理内存,页表由操作系统维护并被处理器引用。...这两块空间大小取决于栈、共享库的大小和数量。这样来看,是否应用程序可申请的最大堆空间只有2GB?事实上,这与Linux内核版本有关。...8 保留区 位于虚拟地址空间的最低部分,未赋予物理地址。任何对它的引用都是非法的,用于捕捉使用空指针和小整型值指针引用内存的异常情况。...在32位X86架构的Linux系统中,用户进程可执行程序一般从虚拟地址空间0x08048000开始加载。该加载地址由ELF文件头决定,可通过自定义链接器脚本覆盖链接器默认配置,进而修改加载地址。

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Linux 进程虚拟地址空间布局

文章目录 1.虚拟地址空间简介 2.虚拟地址空间布局 参考文献 1.虚拟地址空间简介 虚拟地址空间(Virtual Address Space)是每一个程序被加载运行起来后,操作系统为进程分配的虚拟内存...每个进程所能访问的最大的虚拟地址空间由计算机的硬件平台决定,具体地说是由 CPU 的位数决定的。...对于 Linux,4GB 的虚拟地址空间的默认分配状态如下: 2.虚拟地址空间布局 C/C++程序为编译链接后生成可执行的二进制文件,由多个段组成,一般包含代码段、数据段和 BSS 段等。...由于可执行文件段的数量较多,映射到虚拟地址空间时,由于段的大小往往并不是系统页大小的整数倍,多余部分也会占用一个页,这就会造成内存空间的浪费。...可执行文件载入内存运行时,在 Linux 环境下的虚拟地址空间由一般有代码段、初始化数据段、未初始化数据段、堆和栈构成,如果程序使用了内存映射文件(比如共享库、共享文件),那么包含映射段。

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Linux虚拟地址空间 --- 虚拟地址空间布局、内存描述符、写时拷贝、页表…

3.感性理解一下虚拟地址空间(操作系统画给进程的大饼) 1.进程它会认为自己是独占系统资源的(事实上并不是) 下面讲一个故事来让大家更好的理解究竟什么虚拟地址空间!!!...操作系统其实是通过一个mm_struct的数据结构来给操作系统画饼的,这个数据结构定义出来的对象其实就是操作系统给进程分配的虚拟地址空间,每个进程都以为他自己是独占4G的内存空间的,但是实际上并不是这样...3.进程之间代码和数据能够解耦,保证进程独立性的特征(写时拷贝:什么数据被修改,就拷贝什么数据) 下面的讲解可以更加具体的解惑,在文章开头时,代码运行结果引出的虚拟地址问题 1....在Visual Studio2022或其他版本编译器中,编译程序有32位或者64位的选项,那是在干什么呢?那其实就是在进行虚拟地址空间编址的选择呢,你是选择64比特位的方式进行虚拟地址空间编址呢?...线性地址、虚拟地址、逻辑地址在理解层面其实是一样的,但是在不同的场景下他们拥有了不同的名字,比如你在学校张三,公司里小张,家里张张,你其实就一个名字,但在不同的场景下,你有了不同的叫法。

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进程的虚拟地址空间

Linux 系统中,采用了虚拟内存管理技术,事实上大多数现在操作系统都是如此!...在 Linux 系统中,每一个进程都在自己独立的地址空间中运行,在 32 位系统中,每个进程的逻辑地址空间均为 4GB,这 4GB 的内存空间按照 3:1 的比例进行分配,其中用户进程享有 3G 的空间...Linux 系统下,应用程序运行在一个虚拟地址空间中,所以程序中读写的内存地址对应也是虚拟地址,并不是真正的物理地址,譬如应用程序中读写 0x80800000 这个地址,实际上并不对应于硬件的 0x80800000...为什么需要引入虚拟地址呢?...所有应用程序运行在自己的虚拟地址空间中,使得进程的虚拟地址空间和物理地址空间隔离开来,这样做带来了很多的优点: ⚫ 进程与进程、进程与内核相互隔离。

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Linux 内核 内存管理】虚拟地址空间布局架构 ⑤ ( Linux 内核中对 “ 虚拟地址空间 “ 的描述 | task_struct 结构体源码 )

文章目录 一、Linux 内核中对 " 虚拟地址空间 " 的描述 二、task_struct 结构体源码 一、Linux 内核中对 " 虚拟地址空间 " 的描述 ---- 进程 的 " 虚拟地址空间 "...由 mm_struct 和 vm_area_struct 两个数据结构描述 ; mm_struct 是 “最高层次 " 上描述 ” 整个虚拟地址空间 “ 的结构体 ; 该结构是对 ” 整个 “ ” 用户空间..." 进行描述 ; vm_area_struct 是 " 较高层次 " 上的描述 " 虚拟地址空间 " 的区间 的 ; 每个进程只有 1 个 mm_struct 结构体数据 , 用于描述 整个 "...虚拟地址空间 " ; 则 对应的 " 进程描述符 task_struct " 中 , 有 1 个指针指向 mm_struct 结构体 ; task_struct -> mm_struct -> vm_area_struct...内核源码的 linux-4.12\include\linux\sched.h#483 位置 ; task_struct 中的 mm active_mm 是 描述 " 整个虚拟空间 " mm_struct

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Linux可执行文件与进程的虚拟地址空间

Linux可执行文件与进程的虚拟地址空间 一个可执行文件被执行的同时也伴随着一个新的进程的创建。...Linux会为这个进程创建一个新的虚拟地址空间,然后会读取可执行文件的文件头,建立虚拟地址空间与可执行文件的映射关系,然后将CPU的指令指针寄存器设置成可执行文件的入口地址,然后CPU就会从这里取指令执行...32位的虚拟地址空间 ? 64位的虚拟地址空间 ? Proc目录下的进程虚拟地址空间布局 Linux在装载可执行文件的时候,会将这些segment映射到进程的地址空间中。...Linux将进程虚拟地址空间中的一个段叫做虚拟内存区域(VMA)。在/proc目录下,可以查看一个进程的虚拟地址空间,通过命令 cat /proc/pid/maps ?...这说明在实际映射的时候,数据段在内存中所分配的空间大小超过实际的大小,超出去的这部分空间就是BSS段,并没有为BSS段进行专门的映射,这就是为什么在查看程序头表时,只看到了两个LOAD类型的段,而不是三个

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什么程度才精通 Linux

前言 知乎上有一个提问:到什么程度才精通 Linux? ↓↓↓ 今天,我们就这个话题一起来做个讨论。 我的回答 在回答这个问题前,不妨先问大家几个问题:为什么我们需要操作系统?...操作系统的出现解决了什么问题?为什么我们的电脑软件需要运行在诸如Win、Linux、MacOS等操作系统之上?...看完之后,大家应该清楚我们的电脑为什么会需要操作系统这个原因了吧。 OK,那我们继续回到正题上,文中提问小伙伴问到什么程度才算精通Linux?...以下是一些表明一个人精通 Linux 的标志: 命令行熟练:精通 Linux 的人应该能够熟练使用各种命令行工具,包括文件管理、文本处理、系统监控等。...需要注意的是,Linux 是一个庞大而复杂的系统,精通 Linux 是一个渐进的过程,需要不断的学习和实践。

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Liunux内核内存管理之虚拟地址空间

虚拟地址空间 虚拟地址空间是一个非常抽象的概念,先根据字面意思进行解释: 它可以用来加载程序数据(数据可能被加载到物理内存上,空间不够就加载到虚拟内存中) 它对应着一段连续的内存地址,起始位置为 0。...虚拟地址空间的大小也由操作系统决定,32位的操作系统虚拟地址空间的大小为 2^32 字节,也就是 4G,64 系统的操作系统虚拟地址空间大小为 2^64 字节,这是一个非常大的数,感兴趣的可以自己计算一下...虚拟内存的哪个页面映射到物理内存的哪个页帧是通过页表(Page Table)来描述的,页表保存在物理内存中,MMU会查找页表来确定一个VA应该映射到什么PA。...内存访问级别的设置和修改(内存保护),在完成映射的同时,会设置CPU访问该段内存的访问级别(3,2,1,0 Linux只有用户空间3,内核空间0), 如图: ro表示read only 0和3表示访问级别...OS和MMU是这样配合的: 操作系统在初始化或分配、释放内存时会执行一些指令在物理内存中填写页表,然后用指令设置MMU,告诉MMU页表在物理内存中的什么位置。

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Linux下内存空间分配、物理地址与虚拟地址映射

一、Linux内核动态内存分配与释放 1.1 kmalloc函数 Kmalloc分配的是连续的物理地址空间。...; flags:要映射的IO空间的和权限有关的标志; phys_addr:是要映射的物理地址 size:是要映射的长度,单位是字节 头文件:#include 功能:将一个IO地址空间映射到内核的虚拟地址空间上去...映射完了有什么效果呢,我举个例子,比如某个网卡有100 个寄存器,他们都是连在一块的,位置是固定的,假如每个寄存器占4个字节,那么一共400个字节的空间被映射到内存成功后,ioaddr就是这段地址的开头...与虚拟地址空间虚拟地址相对应的则是物理地址空间和物理地址,大多数时候我们的系统所具备的物理地址空间只是虚拟地址空间的一个子集。...前面说过MMU映射以页为最小单位,假设页大小为4K(212),那么无论页表怎样设置,虚拟地址后12比特与MMU映射后的物理地址后12比特总是相同,这不变的比特位就是页内偏移。为什么不变?

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Linux 内核 内存管理】虚拟地址空间布局架构 ② ( 用户虚拟地址空间组成 | 内存描述符 mm_struct 结构体源码 )

文章目录 一、用户虚拟地址空间组成 二、内存描述符 mm_struct 结构体源码 一、用户虚拟地址空间组成 ---- " 用户虚拟地址空间 " 包括以下区域 : ① 代码段 ② 数据段 ③ 未初始化数据段...通过 malloc brk vmalloc 等函数 申请的 动态分配 的内存 ; ⑥ 栈内存 : 存放 局部变量 和 函数调用栈 ; ⑦ 内存映射区 : 将 文件 通过 mmap 函数 映射到 " 虚拟地址空间..." 的 " 内存映射区 " ; ⑧ 环境变量与参数 : 在 栈底 存放着程序运行的 环境变量 与 参数配置 信息 ; 二、内存描述符 mm_struct 结构体源码 ---- 在 Linux 内核中..., 使用 " 内存描述符 " mm_struct 结构体 代表 " 用户虚拟地址内存空间 " , mm_struct 结构体 在 Linux 源码 linux-4.12\include\linux\mm_types.h...page_table_lock, in other configurations by being atomic. */ struct mm_rss_stat rss_stat; struct linux_binfmt

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Linux什么区分内核空间和用户空间 ???

为了保护内核的安全,操作系统一般都限制用户进程不能直接操作内核,在32位操作系统总的地址空间4G(2^32 = 4GB),实现这个限制的方式就是操作系统将总的地址空间分为两个部分,对于Linux操作系统...另外3G空间(0x0000 0000 - 0xBFFF FFFF)分配给用户使用,称为用户空间,用户程序运行在用户空间,对应的进程处于用户态(目态)。...有一个标志寄存器,又称程序状态字寄存器PSW(Program Status Word),有一个标志位来标识处理器当前处于哪一个状态,比如0是处于用户态,1是处于内核态,有了这个状态就能判断该使用什么指令...Linux操作系统通过区分内核空间和用户空间的这种设计,将操作系统代码和用户程序代码分开,这样即使在某一个应用程序出错,也不会影响到操作系统,再说,Linux操作系统是多任务系统,其它应用程序不也还能运行...现代操作系统基本上都是分内核空间和用户空间的做法,来保护操作系统自身的安全性和稳定性,这也是区分内核空间和用户空间的本质。 ---- 分享是一种积极的生活态度

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