进程管理、进程地址空间管理、内存管理

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1、进程与内存进程如何使用内存？亳无疑问所有进程（执行的程序）都必须占用一定数量的内存,它或是用來存放从磁盘载入的程序代码，或是存放取fl用户输入的数据等等。不过进程对这些内存的管理方式因内存用途不一而不尽相同，有些内存是爭先静态分配和统一回收的，而有些却是按需要动态分配和回收的。对任何一个严通进程來讲，它都会涉及到5种不同的数据段。稍有编程知识的朋友都该能想到这儿个数据段种包含有“程序代码段”、“程序数据段”、“程序堆栈段”等。不错，这儿种数据段都在其中，但除了以上儿种数据段Z外，进程还另外包含两种数据段。下面我们来简

2、单归纳一下进程对应的内存空间中所包含的5种不同的数据区。代码段：代码段是用來存放可执行9文件的操作指令，也就是说是它是可执行程序在内存种的镜像。代码段需耍防止在运行时彼非法修改，所以只准许读取操作，而不允许写入（修改）操作——它是不可写的。数据段：数据段用来存放可执行文件中已初始化全局变量，换句话说就是存放程序静态分配的变量和全局变址。BSS段：BSS段包含了程序中耒初始化全局变虽，在内存中bss段全部耗零。堆（heap）:堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它大小并不固定，可动态扩张或缩减。当进程调用mall

3、oc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态添加到堆上（堆被扩张）；当利用仇c等函数鄴放内存时，被释放的内存从堆中被剔除（堆被缩减）栈：栈是用户存放程序临时创建的局部变昴，也就是说我们函数括弧“{}”中定义的变呈（但不包括static明的变量，static意味这在数据段中存放变量）。除此以外在两数被调用时，其参数也会被压入发起调用的进程栈中，并且待到调用结束片，函数的返回值也回被存放回栈中。由于栈的先进先出特点，所以栈特别方便用来保存/恢复调用现场。从这个惫义上将我们可以把堆栈看成一个临时数据寄存、交换的内存区。进程如

4、何组织这些区域？上述儿种内存区域中数据段、BSS和堆通常是被连续存储的一内存位笹上是连续的，而代码段和栈往往会被独芷存放。有趣的是堆和栈两个区域关系很“暧昧”，他们一个向下“长”（i386体系结构中栈向下、堆向上），一个向上“长”，相对而生。但你不必担心他们会碰头，因为他们Z间间隔很大（到底大到多少，你可以从下面的例子程序计算一下），绝少有机会能碰到一起。卜图简要描述『进程内存区域的分布:代码段从前面的例子，我们对进程使用的逻辑内存分布已经先睹为快。这部分我们就继续进入操作系统内核看看进程对内存具体是如何进行分配和管

5、理的。从用户向内核看，所使用的内存表象形式会依次经历“逻辑地址”一“线形地址”一“物理地址”几种形式（关于几种地址的解释在前而已经讲述了）。逻辑地址经段机制转化成线性地址；线性地址乂经过页机制转化为物理地址。（但是我们要知道Linux系统虽然保留了段机制，但是将所冇程序的段地址都定死为0-4G,所以虽然逻祈地址和线性地址是两种不同的地址空间，但在Linux中逻辑地址就等于线性地址，它们的值是-样的）。沿着这条线索，我们所研究的主耍问题也就集中在下而几个问题。1.进程空间地址如何管理？2.进程地址如何映射到物理内存？3

6、.物理内存如何被管理？以及由上述问题引发的一些子问题。如系统虚拟地址分布;内存分配接口;连续内存分配与非连续内存分配等。进程内存空间Linux操作系统采用虚拟内存管理技术，使得每个进程都有各自互不干涉的进程地址空间。该空间是块人小为4G的线性虚拟空间，用户所看到和接触的都是该虚拟地址，无法看到实际的物理内存地址。利用这种虚拟地址不但能起到保护操作系统的效果（用户不能立接访问物理内存），而11更重要的是川户程序可使用比实际物理内存更大的地址空间（具体的原因请看硬件基础部分）。在讨论进程空间细节前，请人家这里先耍澄清下面

7、儿个问题。第一、4G的进程地址空间被人为的分为两个部分一用户空间与内核空间。用户空间从0到3G（OxCOOOOOOO）,内核空间占据3G到4G。用户进程通常情况下只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间虚拟地址。例外情况只有用户进程进行系统调用（代表用户进程在内核态执行）等时刻町以访问到内核空间。第二、川户空间对应进程，所以每当进程切换，川户空间就会跟着变化:而内核空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程改变，是同定的。内核空间地址冇自己对应的页表（init_mm.pgd）,用户进程各白冇不同的页表。第三、每个进程

8、的用户空间都是完全独立、互不相下的。不信的话，你可以把上面的程序同时运行10次（当然为了同时运行，让它们在返回前一同睡眠100秒吧），你会看到10个进程占用的线性地址--模--样。进程内存管理进程内存管理的对象是进程线性地址空间上的内存镜像，这些内存镜像其实就是进程使用的虛拟内存区域（memoryregion）.迹程虚拟空间是个32或64位的“