学习Linux系统编程一共要翻越三座大山 – 进程地址空间、文件系统以及多线程，这三部分内容很难但是非常重要；而今天我们将要征服的就是其中的第一座高山 – 进程地址空间。
前言：在讲完环境变量后，相信大家对Linux有更进一步的认识，而Linux进程概念到这也快接近尾声了，现在我们了解Linux进程中的地址空间！
上一节内容的学习我们知道了CPU是如何访问内存的，CPU拿到内存后就可以向其它人（kernel的其它模块、内核线程、用户空间进程、等等）提供服务，主要包括： 以虚拟地址（VA）的形式，为应用程序提供远大于物理内存的虚拟地址空间（Virtual Address Space） 每个进程都有独立的虚拟地址空间，不会相互影响，进而可提供非常好的内存保护（memory protection） 提供内存映射（Memory Mapping）机制，以便把物理内存、I/O空间、Kernel Image、文件等对象映射到相应进
上一节内容的学习我们知道了CPU是如何访问内存的，CPU拿到内存后就可以向其它人（kernel的其它模块、内核线程、用户空间进程、等等）提供服务，主要包括：
理解Linux内核最好预备的知识点 Linux内核的特点 Linux内核的任务 内核的组成部分 哪些地方用到了内核机制？ Linux进程 Linux创建新进程的机制 Linux线程 内核线程 地址空间与特权级别 虚拟地址与物理地址 特权级别（Linux的两种状态） 系统调用 设备驱动程序、块设备和字符设备 网络 文件系统
在Linux内核中，无论如何切换进程，内核地址空间转换到物理地址的关系是永远不变的，主要原因是内核地址空间在所有进程中是共享的。这种设计有几个关键点：
" 内核线程 " 是一种 特殊进程 , 独立运行在 " 内核空间 " , 其将 " 内核函数 " 委托给 独立进程 , 该 " 独立进程 " 与 其它进程 ( 包括 普通进程 , 内核自身 , 用户级线程 ) 并行执行 ;
普通的进程 , 包含 内核虚拟地址空间 和 用户虚拟地址空间 , 其中 内核虚拟地址空间 所有进程共享 , 用户虚拟地址空间 由进程独立拥有 ;
x86 CPU采用了段页式地址映射模型。进程代码中的地址为逻辑地址，经过段页式地址映射后，才真正访问物理内存。
这个问题展开可以聊的东西非常多，从编程语言到可执行文件，从堆栈空间到虚拟内存，可以帮助面试官快速了解候选人这部分的知识储备。
过去，CPU的地址总线只有32位， 32的地址总线无论是从逻辑上还是从物理上都只能描述4G的地址空间（232=4Gbit），在物理上理论上最多拥有4G内存（除了IO地址空间，实际内存容量小于4G），逻辑空间也只能描述4G的线性地址空间。
在 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，而内核独自享有剩下的 1G 空间，如下所示：
假设B复制了A，当修改A时，看B是否会发生变化。如果B也跟着变了，说明这是浅拷贝；如果B没变，那就是深拷贝。
进程 的 " 虚拟地址空间 " 由 mm_struct 和 vm_area_struct 两个数据结构描述 ;
有了这个基本框架，我们对于语言的学习更加易于理解，但是地址空间究竟是什么❓我们对其并不了解，是不是内存呢？对于是什么这个问题，我们需要通过一个例子来进行切入，见一见现象
我们所有写的程序都需要指定路径才能运行，就像这样：（程序里面是打印DLC循环）
本文介绍了地址空间和二级页表、Linux下的线程、线程的优缺点以及线程与进程的关系等概念。
用户空间(User Space) ：用户空间又包括用户的应用程序(User Applications)、C 库(C Library) 。
对于精通 CURD 的业务同学，内存管理好像离我们很远，但这个知识点虽然冷门（估计很多人学完根本就没机会用上）但绝对是基础中的基础。
在 Linux 内核中 , 使用 vm_area_struct 结构体描述 " 进程 " 的 " 用户虚拟地址空间 " 的 地址区间 ;
进程是指计算机中已运行的程序。进程本身不是基本的运行单位，而是线程的容器。程序本身只是指令、数据及组织形式的描述，而进程才是程序真正的运行实体。在Linux内核中，进程又称为任务（task），进程的虚拟地址空间可以分为用户虚拟地址空间和内核虚拟地址空间，所有进程共享内核虚拟地址空间，又各自拥有独立的用户虚拟地址空间。
本文以 32 位系统为例介绍内核空间(kernel space)和用户空间(user space)。
对于此现象，我们在前文也知道了，这是由于进程的独立性，子进程在对数据进行修改时，会触发写时拷贝所造成的。但是，假如这里的地址是物理地址的话，同一块地址处却有不同的值，这肯定是不现实的。★因此，我们可以得出这样的结论：
在学习C/C++时我们都有接触过内存区域划分这个概念，也知道它表示的是程序加载到内存中不同的数据所分布的不同的区域，但是我们并不清楚它是什么东西，在哪里存储着，为什么要有它，它又是怎样实现的。今天我们就来解决这些疑惑。
操作系统 使用 硬件 提供的资源 , 如 CPU , 内存 , 磁盘 , 网卡 等硬件资源 ;
有些书上对进程的描述是这样一句话：进程是在内存中的程序。一个运行起来(加载到内存)的程序称作进程。
本文为IBM RedBook的Linux Performanceand Tuning Guidelines的1.2节的翻译 原文地址：http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp4285.pdf 原文作者：Eduardo Ciliendo, Takechika Kunimasa, Byron Braswell 1.2 Linux内存架构 为了执行一个进程，Linux内核为请求的进程分配一部分内存区域。该进程使用该内存区域作为其工作区并执行请求的工作。它与你的
在用户的视角里，每个进程都有自己独立的地址空间，A进程的4GB和B进程4GB是完全独立不相关的，他们看到的都是操作系统虚拟出来的地址空间。但是呢，虚拟地址最终还是要落在实际内存的物理地址上进行操作的。操作系统就会通过页表的机制来实现进程的虚拟地址到物理地址的翻译工作。其中每一页的大小都是固定的。这一段我不想介绍的太过于详细，对这个概念不熟悉的同学回去翻一下操作系统的教材。
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。
导语：掐指一算自己从研究生开始投入到Linux的海洋也有几年的时间，即便如此依然对其各种功能模块一知半解。无数次看了Linux内核的技术文章后一头雾水，为了更系统地更有方法的学Linux，特此记录。 历史 1991年，还在芬兰赫尔辛基大学上学的Linus Torvalds在自己的Intel 386计算机上开发了属于他自己的第一个程序，并利用Internet发布了他开发的源代码，将其命名为Linux，从而创建了Linux操作系统，并在同年公开了Linux的代码，从而开启了一个伟大的时代。在之后的将近30
韩传华，就职于南京大鱼半导体有限公司，主要从事linux相关系统软件开发工作，负责Soc芯片BringUp及系统软件开发，乐于分享喜欢学习，喜欢专研Linux内核源代码。
导语：掐指一算自己从研究生开始投入到Linux的海洋也有几年的时间，即便如此依然对其各种功能模块一知半解。无数次看了Linux内核的技术文章后一头雾水，为了更系统地更有方法的学Linux，特此记录。 历史 1991年，还在芬兰赫尔辛基大学上学的Linus Torvalds在自己的Intel 386计算机上开发了属于他自己的第一个程序，并利用Internet发布了他开发的源代码，将其命名为Linux，从而创建了Linux操作系统，并在同年公开了Linux的代码，从而开启了一个伟大的时代。在之后的将近30年的
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，它为每个进程提供了一个假象，即每个进程都在独占地使用主存。
常见的内存分配函数有malloc，mmap等，但大家有没有想过，这些函数在内核中是怎么实现的？换句话说，Linux内核的内存管理是怎么实现的？
随着cpu技术发展，现在大部分移动设备、PC、服务器都已经使用上64bit的CPU，但是关于Linux内核的虚拟内存管理，还停留在历史的用户态与内核态虚拟内存3:1的观念中，导致在解决一些内存问题时存在误解。
对于 C/C++ 来说，程序中的内存包括这几部分：栈区、堆区、静态区 等，其中各个部分功能都不相同，比如函数的栈帧位于 栈区，动态申请的空间位于 堆区，全局变量和常量位于 静态区 ，区域划分的意义是为了更好的使用和管理空间，那么 真实物理空间 也是如此划分吗？多进程运行 时，又是如何区分空间的呢？写时拷贝 机制原理是什么？本文将对这些问题进行解答
上次介绍了环境变量：Linux：进程概念（四.main函数的参数、环境变量及其相关操作）
纠正一直以来的对地址（指针）的层次上的错误观点！深入学习进程地址空间并克服Linux学习的第一道险关：4.1中的3：统一性！
1.在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种”昂贵”的多任务工作方式。 2.而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间 3.根本区别就一点：用多进程每个进程有自己的地址空间(address space)，线程则共享地址空间。所有其它区别都是由此而来的： 1）速度：线程产生的速度快，线程间的通讯快、切换快等，因为他们在同一个地址空间内。 2）资源利用率：线程的资源利用率比较好也是因为他们在同一个地址空间内。 3）同步问题：线程使用公共变量/内存时需要使用同步机制还是因为他们在同一个地址空间内。
进程切换是一个复杂的过程，本文不准备详细描述整个进程切换的方方面面，而是关注进程切换中一个小小的知识点：TLB的处理。为了能够讲清楚这个问题，我们在第二章描述在单CPU场景下一些和TLB相关的细节，第三章推进到多核场景，至此，理论部分结束。在第二章和第三章，我们从基本的逻辑角度出发，并不拘泥于特定的CPU和特定的OS，这里需要大家对基本的TLB的组织原理有所了解，具体可以参考本站的《TLB操作》一文。再好的逻辑也需要体现在HW block和SW block的设计中，在第四章，我们给出了linux4.4.6内核在ARM64平台上的TLB代码处理细节（在描述tlb lazy mode的时候引入部分x86架构的代码），希望能通过具体的代码和实际的CPU硬件行为加深大家对原理的理解。
而实际上，在Linux中，进程不止一个执行流，而是可能会有几个或很多个。同一个进程中，每一个执行流都指向同一个虚拟地址空间，由操作系统创建。即在完整的进程中，进程包括：若干个执行流，虚拟地址空间，页表，以及存在物理内存中属于该进程的数据和代码。
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。
什么是命令行参数呢？首先我们得先知道，主函数是可以传参的！而这个传给主函数的参数就是命令行参数。
栈是编程中使用内存最简单的方式。例如，下面的简单代码中的局部变量 n 就是在堆栈中分配内存的。
这本书属于学习Linux内核原理必读推荐书目之一！对Linux内核的设计原理进行了细致的说明，也有具体实现部分的介绍，结合源码能很好的理解Linux内核；
如果可以直接访问，那么看到的地址就是物理地址，对于野指针，越界访问等问题则不能进行很好的控制，不能保证程序的独立性；当通过物理地址暴露，恶意程序通过物理地址进行读取或者修改数据，无法保证信息和数据安全；控制以及管理了访问的权限，以常量区不能的常属性来说，当常量定义出来的时候不就是修改数据了么，但是再次修改时，通过页表访问时，页表发现是常量区数据则拒绝修改的访问，以此保护了数据的常属性
即使看了所有的Linux 内核文章，估计也还不是很明白，这时候，还是需要fucking the code.
Linux 内存管理模型非常直接明了，因为 Linux 的这种机制使其具有可移植性并且能够在内存管理单元相差不大的机器下实现 Linux，下面我们就来认识一下 Linux 内存管理是如何实现的。
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