Linux操作系統(tǒng)知識(shí)講解：走進(jìn)linux 內(nèi)存地址空間

linux 內(nèi)存地址空間

1、linux 內(nèi)存地址空間 Linux 內(nèi)存管理全貌

2、內(nèi)存地址——用戶態(tài)&內(nèi)核態(tài)

用戶態(tài)：Ring3 運(yùn)行于用戶態(tài)的代碼則要受到處理器的諸多

內(nèi)核態(tài)：Ring0 在處理器的存儲(chǔ)保護(hù)中，核心態(tài)

用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)的 3 種方式：系統(tǒng)調(diào)用、異常、外設(shè)中斷

區(qū)別：每個(gè)進(jìn)程都有完全屬于自己的，獨(dú)立的，不被干擾的內(nèi)存空間；用戶態(tài)的程序就不能隨意操作內(nèi)核地址空間，具有一定的安全保護(hù)作用；內(nèi)核態(tài)線程共享內(nèi)核地址空間；

3、內(nèi)存地址——MMU 地址轉(zhuǎn)換

MMU 是一種硬件電路，它包含兩個(gè)部件，一個(gè)是分段部件，一個(gè)是分頁部件

分段機(jī)制把一個(gè)邏輯地址轉(zhuǎn)換為線性地址

分頁機(jī)制把一個(gè)線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址

4、內(nèi)存地址——分段機(jī)制

1） 段選擇符

為了方便快速檢索段選擇符，處理器提供了 6 個(gè)分段寄存器來緩存段選擇符，它們是：cs，ss，ds，es，fs 和 gs

段的基地址（Base Address）：在線性地址空間中段的起始地址

段的界限（Limit）：在虛擬地址空間中，段內(nèi)可以使用的最大偏移量

2） 分段實(shí)現(xiàn)

邏輯地址的段寄存器中的值提供段描述符，然后從段描述符中得到段基址和段界限，然后加上邏輯地址的偏移量，就得到了線性地址

5、內(nèi)存地址——分頁機(jī)制（32 位）

分頁機(jī)制是在分段機(jī)制之后進(jìn)行的，它進(jìn)一步將線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址

10 位頁目錄，10 位頁表項(xiàng)， 12 位頁偏移地址

單頁的大小為 4KB

6、用戶態(tài)地址空間

TEXT：代碼段可執(zhí)行代碼、字符串字面值、只讀變量

DATA：數(shù)據(jù)段，映射程序中已經(jīng)初始化的全局變量

BSS 段：存放程序中未初始化的全局變量

HEAP：運(yùn)行時(shí)的堆，在程序運(yùn)行中使用 malloc 申請(qǐng)的內(nèi)存區(qū)域

MMAP：共享庫(kù)及匿名文件的映射區(qū)域

STACK：用戶進(jìn)程棧

7、內(nèi)核態(tài)地址空間

直接映射區(qū)：線性空間中從 3G 開始最大 896M 的區(qū)間，為直接內(nèi)存映射區(qū)

動(dòng)態(tài)內(nèi)存映射區(qū)：該區(qū)域由內(nèi)核函數(shù) vmalloc 來分配

永久內(nèi)存映射區(qū)：該區(qū)域可訪問高端內(nèi)存

固定映射區(qū)：該區(qū)域和 4G 的頂端只有 4k 的隔離帶，其每個(gè)地址項(xiàng)都服務(wù)于特定的用途，如：ACPI_BASE 等

8、進(jìn)程內(nèi)存空間

用戶進(jìn)程通常情況只能訪問用戶空間的虛擬地址，不能訪問內(nèi)核空間虛擬地址

內(nèi)核空間是由內(nèi)核負(fù)責(zé)映射，不會(huì)跟著進(jìn)程變化；內(nèi)核空間地址有自己對(duì)應(yīng)的頁表，用戶進(jìn)程各自有不同額頁表

責(zé)編AJX