Linux之进程(七)--虚拟地址空间

发布时间:2026/9/8 9:45:40

Linux之进程(七)--虚拟地址空间 初步认识地址空间我们在之前c语言和c的学习过程中,对栈和堆,都有了一部分的了解.我们先来复习一下,堆栈,字符常量区,全局变量,指针,指针所指向的内容是什么我们先来分析一下str是一个字符串常量str则是一个指针,是局部变量,存放在栈上main函数的地址g_unval是未初始化的全局变量,g_val是完成初始化的全局变量str是常量字符串test 是静态变量hemp_mem是在堆上申请的空间hemp_mem是一个指针类型,也是一个局部变量,局部变量是存在于栈上面的按照我们之前对于内存空间的理解,首先全局变量和静态变量的存储位置是比较接近的,局部变量存储在栈上面,而堆和栈相聚是比较远的接下来我们来看下一组的对比我们在堆上和栈上申请空间,看他们的增长方向观察结果我们不难看出栈的增长方向,是往地址更小的位置,而堆则相反往地址更大的方向增长堆,栈相对而生引出虚拟地址空间按照我们之前的理解应该是父进程,子进程打印global结果是一致的,global的地址也是相同的现在我们让子进程的global自己进行但是我们却看到global有不同的值,但是父子进程的global地址却是一样的???这该如何解释呢??一个数怎么会即是10又是11-进程拥有独立性,之前我们也解释过可是为什么两者的地址是一样的,-也就是说实际上这个地址(指针)不是物理地址-这个地址实际上是虚拟地址我们先来认识一下虚拟地址空间虚拟地址空间通过专属页表映射到物理内存实现进程地址隔离。我们再各种软件里面看到的就是虚拟地址,而并非真实的物理内存地址.1. fork 刚创建子进程浅拷贝共享物理内存子进程复制父进程的task_struct、完整虚拟地址空间、页表页表只复制页表项不复制物理内存父子页表中相同虚拟地址如0x601054指向同一块物理内存页物理地址0x12345678存放全局变量global10只读段.text代码、.rodata常量天然共享无任何复制开销此时父子进程完全共享数据物理页这一步叫浅拷贝大幅降低 fork 创建开销。2. 触发修改写时复制 COWCopy On Write当子进程执行global 11修改共享全局变量时CPU 访问虚拟地址0x601054发现对应物理页是共享只读页COW 标记触发缺页异常内核分配一块新物理内存新物理地址0x88888888把原物理页内容完整拷贝过去修改子进程的页表项虚拟地址0x601054重新映射到新物理页在新物理页上将global修改为 11父子进程数据物理页彻底分离各自独立互不干扰。修改页表的映射位置,实现刚刚的现象阶段物理内存状态核心特点fork 刚创建父子共享全部数据、代码物理页浅拷贝零复制开销仅读数据持续共享物理页无内存复制任意一方写数据触发 COW分配新物理页并拷贝父子数据页分离互相隔离执行代码永久共享代码物理页只读段不触发 COW进一步理解虚拟地址空间做一个类比大富翁承诺给每个私生子死后给他们留下遗产,每个人都是单独告诉,彼此之间并不知道,私生子每次都回问大富翁要钱,或者车子,房子什么的,但都是一点一点要,不会说直接将大富翁的财产全部都拿走.随着索要的东西越来越多,大富翁对于私生子的管理变得更加困难,所以要对他索要的东西进行管理.类比角色操作系统真实概念大富翁操作系统 全部物理内存私生子 1~7系统中运行的各个进程大富翁承诺的专属遗产每人一套独立资产清单每个进程独有的虚拟地址空间私生子一点一点索要车子、房子进程运行时按需申请内存malloc、局部变量、全局变量、代码加载私生子彼此不知道对方资产进程间地址隔离A 进程的虚拟地址0x60103c和 B 进程同数值虚拟地址互不干扰无法互相访问大富翁统一管理所有实物资产OS 统一管理有限的物理内存通过页表做虚拟→物理地址映射每个进程都拥有 “完整独立资产” 的错觉大富翁单独给每个私生子画一份完整遗产清单让每个私生子以为自己独占所有房产、车辆 对应每个进程都拥有完整 4GB/8GB 虚拟地址空间进程以为自己独占全部内存感知不到其他进程存在。按需分配不会一次性把所有物理内存全部分配私生子不会一次性拿走所有财产只会用到什么才向大富翁索要 对应缺页异常 延迟分配进程刚创建时只分配虚拟地址不分配物理页只有真正读写该地址时OS 才分配物理内存大幅节省物理内存开销。所有进程共享同一份底层物理资源由 OS 统一调度所有私生子的实物资产都归大富翁统一保管 对应所有进程共用有限物理内存操作系统通过页表、换入换出、写时复制统一调度物理页。天然实现进程隔离私生子之间看不到对方的清单不能直接挪用别人的房子车子 对应进程地址空间完全隔离无共享内存 / 管道等机制时进程无法读写另一个进程的数据保障程序安全稳定。linux管理虚拟地址空间用的就是mm_struct结构体如何理解虚拟地址空间的区域划分小明和小红时同学,然后小明老是越界侵占小红的位置,所以小红再桌子上画了一条38线,说小明不能越界用计算机语言来描述整张课桌 进程完整虚拟地址空间小明 / 小红 两个不同内存区域比如堆、栈小明end/小红start数值相等就是区域分界硬件依靠这组起止数值判断地址是否越界。mm_struct结构体里面那对于那些变长的栈和堆又是怎么进行处理的呢对d里面的值进行修改再计算机里面就是修改mm_struct中对应段的end/ 起始地址重新划定虚拟区间 VMA。总述编译加载程序时内核初始化mm_struct填写代码、数据、堆、栈初始起止地址堆需要扩容修改brk边界新增 VMA栈向下增长缺页异常自动拓展低地址栈 VMACPU 访问虚拟地址时内核通过mm_rb红黑树匹配 VMA 区间对比start/end判断是否越界越界直接触发段错误保护进程隔离初步理解页表页表处理地址映射,其中还有标志位,判断是否存在r就是仅读权限,如果要修改,就会报错,-我们对const 对象修改会报错的原因0-再内存物理地址中并不存在-当前进程被挂起,进程中的数据和代码换出到磁盘的swap分区1-存在于物理地中.为什么全局变量、static 变量生命周期是全局??全局变量与所有static修饰变量全局 static、函数内 static不存放在栈中而是存储在进程虚拟地址空间的.data/.bss全局数据段程序加载启动时内核就为该段分配虚拟内存与物理页整个程序运行期间该内存区域不会被自动回收、销毁直到进程执行exit()、程序完全退出操作系统回收整个进程地址空间这段内存才释放所以其生命周期跟随进程
延伸阅读

更多相关文章

2026/9/7 20:14:39

如何快速上手Dexed:免费开源的终极FM合成器插件指南

如何快速上手Dexed:免费开源的终极FM合成器插件指南 【免费下载链接】dexed DX7 FM multi plaform/multi format plugin 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/de/dexed Dexed是一款免费开源的FM合成器插件,完美复刻了传奇的Yamaha DX7合成器…

2026/9/1 8:19:01

社区贡献指南:如何为immutable项目提交高质量的代码

社区贡献指南:如何为immutable项目提交高质量的代码 【免费下载链接】immutable Immutable collections for Go 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/im/immutable 欢迎来到immutable项目的社区!🚀 这是一个为Go语言提供不可变集…

2026/9/1 2:31:57

StardewXnbHack:3分钟解锁《星露谷物语》资源修改的神奇工具

StardewXnbHack:3分钟解锁《星露谷物语》资源修改的神奇工具 【免费下载链接】StardewXnbHack A simple one-way XNB unpacker for Stardew Valley. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/st/StardewXnbHack 你是否曾经对《星露谷物语》中的某个角色服装…

2026/9/9 2:21:03

51单片机驱动SHT30温湿度传感器:I2C模拟时序与代码实战

简介:面向51单片机初学者与嵌入式开发者,这是一套基于IC总线读取SHT30温湿度传感器并通过串口打印数据的完整C工程。代码覆盖硬件接线、IC初始化、测量命令发送、温湿度数据解析校验及UART串口输出等关键步骤,支持单次/周期测量,可…

2026/9/9 2:21:03

MCU上跑AI:FreeRTOS、ThreadX、Zephyr三条路线深度解析

去年接了个储能BMS的项目,主控是块带NPU的MCU,跑着FreeRTOS,客户要求在本地做异常声音检测。我第一反应是:这事放在三年前,大家都觉得MCU就是做做状态机、跑跑传感器,AI是大算力平台的事。现在完全变了&…

2026/9/9 2:21:03

TMS320F28035上FFT谐波分析实战:从原理到代码实现

简介:TMS320F28035 FFT代码是面向TI浮点数字信号处理器的完整快速傅里叶变换实现资源,适用于需要频谱分析、滤波以及实时信号处理的嵌入式项目。代码围绕蝶形运算、位反转、复数乘法与旋转因子优化等核心步骤,提供了可读性较强的C语言工程源码…

2026/9/9 2:21:03

Cpolar还是自建frp?内网穿透方案选型与实战全解析

最近有个朋友问我:家里有台NAS,公司电脑想随时访问,或者开发调试时想让同事连一下本地服务,到底用Cpolar还是自己租台服务器做内网穿透?这问题我太熟了。我前后折腾过不下十种穿透方案:Cpolar、ngrok、frp、…

2026/9/9 2:21:03

NVIDIA显卡黑屏排查:nvidia_drm的modeset与fbdev参数

/* MD / 富文本中的 .toc(含博客园搬家等嵌套结构);.toc-box 在侧栏,不受影响 */#content_views .toc,/* 编辑器常在目录前后插入空 p(:empty 仍占 20px),一并去掉避免顶空隙 */#content_views.markdown_views > p:empty:has(+ .toc),#content_views.markdown_views …

2026/9/9 2:16:03

跑步循环动画核心要点:关键帧规划、循环节奏与重心控制

跑步动画是角色动画里绕不开的经典练习。很多初学者第一次做跑步循环时,会遇到一个非常典型的情况:单独看某一帧,姿势摆得还挺像回事;一旦点开循环播放,角色立刻变成“僵尸跳”,要么脚底打滑,要…

2026/9/8 7:15:10

超人会飞不算本事:系统稳定依赖清晰规则与边界设计

开头先不绕弯子。“#斯坦李吐槽dc 所以超人是无缘无故会飞的嘛哈哈哈哈哈哈哈锤哥真是技术人才啊!#雷神 #复联”这类调侃式短标题,第一波冲击力在于它把两个宇宙的角色塞进同一个吐槽箱里,但细想一下就能发现,它真正碰到的根本不是…

2026/9/8 7:15:15

超人VS蜘蛛侠:拆解超级IP的影响力与传播方法论

把“蜘蛛侠 vs 超人”放在 CSDN 上聊,可能很多人第一反应是走错片场了。但如果把这两个角色看成“两个持续运营了 80 多年的文化产品”,你会发现,这场比较本质上是两个不同 IP 策略的长期结果对比:超人赢在定义了整个超级英雄题材…

2026/9/8 7:15:10

基于CNN的调制信号识别:MATLAB实现时频图分类实战

简介:本资源是一套面向通信工程与信号处理方向学习者、研究者的深度学习实践方案,聚焦调制信号自动检测与识别这一典型无线通信任务,解决传统方法依赖人工特征、低信噪比下性能下降等痛点。压缩包共12个文件(10.73MB)&…

2026/9/9 0:00:48

MHS模型硬件标准:让大模型像调用软件一样控制物理设备

让Claude真正看着显微镜说“这个细胞形态不太对”,或者让大模型自己调一版机械臂的运动轨迹,这事儿听上去已经很接近科幻片了。但你真上手试一次就会发现,模型不缺智商,缺的是一个能插进显微镜、机械臂、激光控制器里的“通用插座…

2026/9/9 0:00:48

AI五大核心方向详解:从机器学习到大模型,零基础转行选哪条?

会有人告诉我,他想转行学AI,但打开招聘网站一看直接傻眼:机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉、大模型应用……满屏都是这些词,好像每个都会一点,又好像每个都离自己很远。还有人上来就问“学Python还是学Ja…

2026/9/9 0:00:49

从50行最小循环到生产级AI引擎:工程化改造全解析

直接说干货。这一章我写的不是那种"hello world跑通某个模型"的教程,而是把AI引擎当做一个真正要上线、要被人调用、要扛流量的系统来聊。从最初只有50行的最小循环,到能够承载生产流量的AI引擎,中间差的不是代码量,而是…

2026/9/7 16:23:03

USB Type-C PCB布局分区设计:电源、高速信号与PD协议全攻略

做硬件这行,Type-C接口算是典型的“看着简单,做起来全坑”的东西。光引脚就24个,高低速信号、电源、控制线全部塞在一个小小的连接器里,如果PCB布局不做规划,打样回来基本就是“插上没反应”、“高速掉线”、“静电一打…

2026/9/7 22:46:00

系统编程学习原型如何补齐稳定性边界

系统编程学习原型如何补齐稳定性边界预算有限时&#xff0c;我先优化明显多余的复制&#xff0c;而不是猜测性地换容器。用借用传递只读数据通常就能减少分配&#xff1a; fn parse(line: &str) -> Result<Item, Error> { /* ... */ }用基准确认热点确实在分配&am…

2026/9/7 22:45:59

雨花区哪家财务公司代理记账比较好?

在雨花区&#xff0c;企业处理财税事务常常面临诸多挑战&#xff0c;选择一家靠谱的财务公司至关重要。湖南巨勤财务管理咨询有限公司就是本地正规实体财税服务机构&#xff0c;深耕本地工商财税行业多年&#xff0c;熟悉当地工商局、税务局最新政策与申报流程。主营公司注册、…

还想了解更多?直接咨询顾问

免费诊断 + 免费方案 + 透明报价。

全国咨询热线400-8866-253
免费获取方案
咨询二维码