虚拟地址会通过硬件 MMU（内存管理单元）映射到实际的物理地址空间中，建立虚拟地址到物理地址的映射关系后，对虚拟地址的读写操作实际上就是对物理地址的读写操作，MMU 会将物理地址“翻译”为对应的物理地址...由于程序是直接访问物理内存的，所以每一个进程都可以修改其它进程的内存数据，甚至修改内核地址空间中的数据，所以有些恶意程序可以随意修改别的进程，就会造成一些破坏，系统不安全、不稳定。...一个进程不能读取或修改另一个进程或内核的内存数据，这是因为每一个进程的虚拟地址空间映射到了不同的物理地址空间。提高了系统的安全性与稳定性。 ⚫ 在某些应用场合下，两个或者更多进程能够共享内存。...因为每个进程都有自己的映射表，可以让不同进程的虚拟地址空间映射到相同的物理地址空间中。通常，共享内存可用于实现进程间通信。 ⚫ 便于实现内存保护机制。...前面提到了，当程序运行时，要求链接地址与运行地址一致，在引入了虚拟地址机制后，便无需关心这个问题。 ·················· END ··················
虚拟地址： 虚拟地址是CPU保护模式下的一个概念，保护模式是80286系列和之后的x86兼容CPU操作模式，在CPU引导完操作系统内核后，操作系统内核会进入一种CPU保护模式，也叫虚拟内存管理，在这之后的程序在运行时都处于虚拟内存当中...，虚拟内存里的所有地址都是不直接的，所以你有时候可以看到一个虚拟地址对应不同的物理地址，比如A进程里的call函数入口虚拟地址是0x001，而B也是，但是它俩对应的物理地址却是不同的，操作系统采用这种内存管理方法...，比如mov 0x4h8这个是虚拟地址，当我们要对这个虚拟地址里写数据时那么MMU会先判断CPU的分页状态寄存器里的标志状态是否被设定，如果被设定那么MMU就会捕获这个虚拟地址物理并在操作系统内核初始化好的内存映射表里查询与之对应的物理地址...，并将其转换成真正的实际物理地址，然后在对这个实际的物理地址给CPU，在由CPU去执行对应的命令，相反CPU往内存里读数据时比如A进程要读取内存中某个虚拟地址的数据，A进程里的指令给的是虚拟地址，MMU...首先会检查CPU的分页状态寄存器标志位是否被设置，如果被设置MMU会捕获这个虚拟地址并将其转换成相应的物理地址然后提交给CPU，在由CPU到内存中去取数据！
mmap 简介 mmap 概念 mmap 是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...相反，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享。如下图所示： ?...mmap 内存映射原理 mmap 内存映射的实现过程，总的来说可以分为三个阶段： 应用进程启动映射，在进程的虚拟地址空间中，寻找一段空闲的满足要求的连续的虚拟地址作为映射区域； 调用系统函数 mmap...，实现文件物理地址和进程虚拟地址的一一映射； 应用进程对映射区域访问，引发缺页异常，实现文件内容到物理内存（主存）的拷贝。...不管是父子进程还是无亲缘关系的进程，都可以将自身用户空间映射到同一个文件或匿名映射到同一片区域。从而通过各自对映射区域的改动，达到进程间通信和进程间共享的目的。
虚拟内存可以说是映射到这两种不同视角内存的一个技术手段。)...在程序运行时，只要把虚拟地址空间的一小部分映射到内存，其余都存储在硬盘上(也就是说程序虚拟空间就等于实际物理内存加部分硬盘空间)。...当被访问的虚拟地址不在内存时，则说明该地址未被映射到内存，而是被存贮在硬盘中，因此需要的虚拟存储地址随即被调入到内存;同时当系统内存紧张时，也可以把当前不用的虚拟存储空间换出到硬盘，来腾出物理内存空间。...但是这一过程中反复运行的地址映射(虚拟地址映射到物理地址)和虚拟地址换入换出却值得仔细推敲。系统到底是怎么样把虚拟地址映射到物理地址上的呢?内存又如何能不断地和硬盘之间换入换出虚拟地址呢? ...Linux中每个进程都会有各自不同的页表，也就是说进程的映射函数互不相同，保证每个进程虚拟地址不会映射到相同的物理地址上。这是因为进程之间必须相互独立，各自的数据必须隔离，防止信息泄漏。
程序运行时，由地址变换机构依据当时分配给该程序的实地址空间把程序的一部分调入实存。每次访存时，首先判断该虚地址所对应的部分是否在实存中。...内核空间由内核根据独立且唯一的页表init_mm.pgd 进行映射，而用户空间的页表则每个进程一份。 8. 每个进程的内存空间完全独立，因此在不同进程之间交换虚拟地址毫无意义。...，这是有独立内存空间的好处 2.当不同的进程使用同样的代码时，比如库文件中的代码，物理内存中可以只存储一份这样的代码，不同的进程只需要把自己的虚拟内存映射过去就可以了，节省内存 3.在程序需要分配连续的内存空间的时候...，通过页表中的有效位，可以得知此数据是否在内存中，如果不是，则通过缺页异常，将磁盘对应的数据拷贝到内存中，如果没有空闲内存，则选择牺牲页面，替换其他页面。...mmap是用来建立从虚拟空间到磁盘空间的映射的，可以将一个虚拟空间地址映射到一个磁盘文件上，当不设置这个地址时，则由系统自动设置，函数返回对应的内存地址（虚拟地址），当访问这个地址的时候，就需要把磁盘上的内容拷贝到内存了
虚拟内存虚拟内存是一种操作系统提供的机制，用于将每个进程分配的独立的虚拟地址空间映射到实际的物理内存地址空间上。通过使用虚拟内存，操作系统可以有效地解决多个应用程序直接操作物理内存可能引发的冲突问题。...当程序访问虚拟内存地址时，操作系统会进行地址转换，将虚拟地址映射到物理地址上，这样不同的进程运行时，写入的是不同的物理地址，避免了互相覆盖指针的问题。...虚拟内存的使用使得每个进程都可以拥有相同的虚拟地址空间，而不用担心与其他进程的地址冲突。操作系统负责管理虚拟地址和物理地址之间的映射关系，并在需要时进行地址转换。...虚拟地址与物理地址之间通过页表进行映射，页表存储在CPU的内存管理单元（MMU）中，从而CPU可以直接通过MMU找到实际访问的物理内存地址。...总结虚拟内存是操作系统提供的一种机制，通过将每个进程分配的独立的虚拟地址空间映射到实际的物理内存地址空间上，解决了多个应用程序直接操作物理内存可能引发的冲突问题。
这里要引入虚拟地址的概念：CPU发出的地址是虚拟地址，它经过MMU(Memory Manage Unit，内存管理单元)映射到物理地址上，对于不同进程的同一个虚拟地址，MMU会把它们映射到不同的物理地址...当前运行的是app2时，MMU会把CPU发出的虚拟地址addr映射为物理地址paddr2，用paddr2去访问内存。 MMU负责把虚拟地址映射为物理地址，虚拟地址映射到哪个物理地址去？...解析如下： ① 每个APP在内核中都有一个task_struct结构体，它用来描述一个进程； ② 每个APP都要占据内存，在task_struct中用mm_struct来管理进程占用的内存； 内存在虚拟地址...vm_area_struct中的vm_start、vm_end是虚拟地址。 ④ vm_area_struct中虚拟地址如何映射到物理地址去？...程序运行时有“局部性原理”，这又分为时间局部性、空间局部性。 ① 时间局部性： 在某个时间点访问了存储器的特定位置，很可能在一小段时间里，会反复地访问这个位置。
每个CPU都有自己的satp，因此不同的CPU就可以运行不同的进程，每个进程都有自己的页表描述的私有地址空间。...内核配置其地址空间的布局，以允许自己以可预测的虚拟地址访问物理内存和各种硬件资源。图3.3显示了这种布局如何将内核虚拟地址映射到物理地址。...直接映射简化了读取或写入物理内存的内核代码。 例如，当fork为子进程分配用户内存时，分配器返回该内存的物理地址；fork在将父进程的用户内存复制到子进程时直接将该地址用作虚拟地址。...这是众多你可以通过page table实现的有意思的事情之一。你可以向同一个物理地址映射两个虚拟地址，你可以不将一个虚拟地址映射到物理地址。可以是一对一的映射，一对多映射，多对一映射。...所以，通过kvmmap可以将物理地址映射到相同的虚拟地址（注，因为kvmmap的前两个参数一致）。
所以每个进程都可以使用同样的虚拟内存地址而不冲突，因为它们的物理地址实际上是不同的。...内核用的是3G以上的1G虚拟内存地址，其中896M是直接映射到物理地址的，128M按需映射896M以上的所谓高位内存。各进程使用的是同一个内核。 首先要分清“可以寻址”和“实际使用”的区别。...其实我们讲的每个进程都有4G虚拟地址空间，讲的都是“可以寻址”4G，意思是虚拟地址的0-3G对于一个进程的用户态和内核态来说是可以访问的，而3-4G是只有进程的内核态可以访问的。...并不是说这个进程会用满这些空间。 其次，所谓“独立拥有的虚拟地址”是指对于每一个进程，都可以访问自己的0-4G的虚拟地址。虚拟地址是“虚拟”的，需要转化为“真实”的物理地址。...例如，MMU可以通过一个映射项将VA的一页0xb70010000xb7001fff映射到PA的一页0x20000x2fff，如果CPU执行单元要访问虚拟地址0xb7001008，则实际访问到的物理地址是
此时计算机的体系结构中还存在一个页表，页表它的主要功能是负责将地址空间中的虚拟地址和物理地址之间建立映射关系。...重新开辟物理内存这些都是操作系统自己做，上面这个过程叫做写时拷贝。 修改的只是子进程的物理地址和页表，而地址空间里面的依然是虚拟地址。...子进程和父进程的虚拟地址是一样的，只是映射到物理内存到不同区域，所以对应看到的地址是一样的，但内容却不一样。...上面的图就足矣说名问题，同一个变量，地址相同，其实是虚拟地址相同，内容不同其实是被映射到了不同的物理地址！ 在最开始的时候，地址空间的页表里面的数据从哪里来？ 程序一旦加载到内存就有地址。...所以当父进程用id的时候，它认为id大于0；子进程在返回的时候它认为id等于0。所以虚拟地址相同而物理地址不同。 3.
mmap 是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...相反，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享。 如下图所示： mmap的作用，在应用这一层，是让你把文件的某一段，当作内存一样来访问。...将文件映射到物理内存，将进程虚拟空间映射到那块内存。这样，进程不仅能像访问内存一样读写文件，多个进程映射同一文件，还能保证虚拟空间映射到同一块物理内存，达到内存共享的作用。...其实是一个概念，前一篇对于这个词没有确切的定义，现在定义一下： 虚拟空间就是进程看到的所有地址组成的空间，虚拟空间是某个进程对分配给它的所有物理地址（已经分配的和将会分配的）的重新映射。...mmap内存映射的实现过程： 进程启动映射过程，并在虚拟地址空间中为映射创建虚拟映射区域 调用内核空间的系统调用函数mmap（不同于用户空间函数），实现文件物理地址和进程虚拟地址的一一映射关系 进程发起对这片映射空间的访问
物理地址 VS 虚拟地址 物理地址：逻辑上，我们可以把物理内存看成一个大数组，其中每个字节都可以通过与之对应的地址进行访问，这个地址就叫做物理地址 虚拟地址 ：应用程序在运行时使用的地址 CPU翻译虚拟地址的过程大概如图所示...，如果合法， 则通过 段表基址寄存器 找到段表的位置，通过虚拟地址中的段号，找到该段的起始地址，再加上段内地址（段内偏移），就可以得到最终的物理地址 在分段机制下，虚拟内存和物理内存都划分成了不同的段...，即虚拟页和物理页映射关系表 在分页机制下，应用程序虚拟地址空间中的任意虚拟页可以被映射到物理内存中的任意物理页上，可以避免外部碎片的问题 分页机制下的虚拟地址也由两部分组成：虚拟页号： 页内偏移量：...，就会触发缺页异常 如何解决：通过换入 cpu会运行操作系统预先设置的缺页异常处理函数，该函数会找到一个空闲的物理页， 将以前写入到磁盘上的内容重新加载到该空闲的物理页 然后将虚拟地址和此物理地址映射起来...段页式内存管理 将地址空间按照程序自身的逻辑关系分为若干层，将各段分为大小相等的页面 将物理内存与虚拟内存划分为大小相等的一个个的内存块，系统以块为单位为进程分配内存 逻辑地址/虚拟地址（段号，页号，
//页不可访问 flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。...三 mmap进行内存映射的原理 mmap系统调用的最终目的是将,设备或文件映射到用户进程的虚拟地址空间,实现用户进程对文件的直接读写,这个任务可以分为以下三步: 1.在用户虚拟地址空间中寻找空闲的满足要求的一段连续的虚拟地址空间...参数说明: vma 用户进程创建一个vma区域 virt_addr 重新映射应当开始的用户虚拟地址....四 总结 1.对于mmap的内存映射，是将物理内存映射到进程的虚拟地址空间中去，那么进程对文件的访问就相当于直接对内存的访问，从而加快了读写操作的效率。...第三个是进程虚拟地址，这个地址处于用户空间。而对于mmap函数映射的是物理地址到进程虚拟地址，而不是把物理地址映射到内核虚拟地址。而ioremap函数是将物理地址映射为内核虚拟地址。
如何为程序创造独立的地址空间？ 最简单的办法就是把每个进程的地址空间分别映射到物理内存的不同部分。这样就可以保证不同进程使用的是独立的地址空间。...为了达到目的CPU配置了两个特殊硬件寄存器：基址寄存器和界限寄存器，当一个进程运行时，程序的起始物理地址和长度会分别装入到基址寄存器和界限寄存器里，进程访问内存，在每个内存地址送到内存之前，都会先加上基址寄存器的内容...虚拟内存，那就是虚拟出来的内存，它的基本思想就是确保每个程序拥有自己的地址空间，地址空间被分成多个块，每一块都有连续的地址空间，同时物理空间也分成多个块，块大小和虚拟地址空间的块大小一致，操作系统会自动将虚拟地址空间映射到物理地址空间...； 安全性：不同进程使用的虚拟地址彼此隔离。...上面关于虚拟内存如何映射到物理内存程序喵只介绍了MMU，但是MMU是如何工作的还没有介绍，MMU通过页表这个工具将虚拟地址转换为物理地址。
MMU CPU 将虚拟地址发送给 MMU，然后 MMU 将虚拟地址翻译成物理地址，再寻址物理内存。那么虚拟地址和物理地址具体是怎么映射的呢？...这里的问题在于我们要保证页面上只包含可以共享的内容并不是一件容易的事儿，因为进程空间是直接映射到页面上的。...程序地址空间受限于虚拟地址：我们将程序全部映射到一个统一的虚拟地址的问题在于不好扩张。...进程的段 每个 Linux 程序都有一个运行时内存映像，也就是各个段的布局，简单如下图所示。 注意上图只是一个相对位置图，实际上这些段并不是相邻的。...主要的段包括只读代码段、读写段、运行时堆、用户栈。在分配栈、堆段运行时地址的时候，链接器会使用空间地址空间布局随机化（ASLR），但是相对位置不会变。
mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。...相反，内核空间对这段区域的修改也直接反映用户空间，从而可以实现不同进程间的文件共享 进程的虚拟地址空间，由多个虚拟内存区域构成。...mmap（不同于用户空间函数），实现文件物理地址和进程虚拟地址的一一映射关系 3.进程发起对这片映射空间的访问，引发缺页异常，实现文件内容到物理内存（主存）的拷贝 注：前两个阶段仅在于创建虚拟区间并完成地址映射...2、内核通过查找进程文件符表，定位到内核已打开文件集上的文件信息，从而找到此文件的inode。 3、inode在address_space上查找要请求的文件页是否已经缓存在页缓存中。...1.mmap最终映射的物理内存依然在页缓存中,mmap 只需要从磁盘 拷贝一次就可以了，并且由于做过内存映射，也不需要再拷贝回用户空间。
另外，应用程序可以使用 mmap ，将文件内容映射到进程的虚拟地址空间，可以像读写内存一样直接读写硬盘上的文件。进程的虚拟内存直接和 Page Cache 映射。...进程看到的是虚拟内存的地址空间，它也不能直接访问物理地址。当进程访问某个虚拟地址的时候，该虚拟地址由内核负责转换成物理内存地址，即完成虚拟地址到物理地址的映射。...这样不同进程在运行的时候，即使访问相同的虚拟地址，但内核会将它们映射到不同的物理地址，因此不会发生冲突。 进程在 Linux 内核由 task_struct 所描述。...而对于 Memory-Mapped file 而言，则是直接将 Page Cache 页映射到进程虚拟地址空间，用户可以直接读写 Page Cache 中的内容。...将文件内容加载到 Page Cache 后，内核就可以填写进程相关的页表项，将这块文件映射的虚拟地址区域，直接映射到 Page Cache 页，完成缺页中断的处理。
这里要引入虚拟地址的概念：CPU发出的地址是虚拟地址，它经过MMU(Memory Manage Unit，内存管理单元)映射到物理地址上，对于不同进程的同一个虚拟地址，MMU会把它们映射到不同的物理地址...当前运行的是app2时，MMU会把CPU发出的虚拟地址addr映射为物理地址paddr2，用paddr2去访问内存。 MMU负责把虚拟地址映射为物理地址，虚拟地址映射到哪个物理地址去？...映射关系保存在页表中： 解析如下： ① 每个APP在内核中都有一个task_struct结构体，它用来描述一个进程； ② 每个APP都要占据内存，在task_struct中用mm_struct来管理进程占用的内存...vm_area_struct中的vm_start、vm_end是虚拟地址。 ④ vm_area_struct中虚拟地址如何映射到物理地址去？...程序运行时有“局部性原理”，这又分为时间局部性、空间局部性。 ① 时间局部性： 在某个时间点访问了存储器的特定位置，很可能在一小段时间里，会反复地访问这个位置。
首先，我们可以理解，父子进程的值不同是因为进程间具有独立性，但是这里的i的地址居然是相同的！！！我们可以先排除该地址是在物理磁盘上的地址的可能性，因为物理磁盘的同一个地址只能存唯一确定的一个值。...因此，这个地址只能是虚拟地址（线性地址）。在Linux中，特殊情况，我们将这种地址也成为逻辑地址。 2.感性的理解虚拟地址空间 从前有一个大富翁，他有10亿美元的资产。...整个修改的过程中，这些工作与父子进程的虚拟地址没有关系，只有底层经过页表映射到了新的物理地址，因此我们观察到的虚拟地址是相同的，但是内容却不同。...在程序被加载到内存成为进程后，每个变量/函数都具备了物理地址。因此，我们现在有两套地址，一套是用于表示物理内存中代码和数据的物理地址；另一套是用于程序内部函数之间进行跳转的虚拟地址。...虚拟地址空间是连续的，因此将地址空间划分为不同区域的方法与上面例子的做法类似，我们用一个区域的起始地址start和终止地址end来调整和维护这一块区域。
这些页被映射到物理内存，但不需要映射到连续的物理内存，也不需要所有页都必须在物理内存中。 当程序引用到不在物理内存中的页时，由硬件执行必要的映射，将缺失的部分装入物理内存并重新执行失败的指令。...虚拟内存允许程序不用将地址空间中的每一页都映射到物理内存，也就是说一个程序不需要全部调入内存就可以运行，这使得有限的内存运行大程序成为可能。...页面置换算法和缓存淘汰策略类似，可以将内存看成磁盘的缓存。在缓存系统中，缓存的大小有限，当有新的缓存到达时，需要淘汰一部分已经存在的缓存，这样才有空间存放新的缓存数据。...当前所有的个人桌面，笔记本和服务器处理器都使用TLB来进行虚拟地址到物理地址的映射。使用TLB内核可以快速的找到虚拟地址指向物理地址，而不需要请求RAM内存获取虚拟地址到物理地址的映射关系。...TLB原理 当cpu要访问一个虚拟地址/线性地址时，CPU会首先根据虚拟地址的高20位（20是x86特定的，不同架构有不同的值）在TLB中查找。
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云
云服务器
ICP备案
实时音视频
即时通信 IM
对象存储
