Linux 进程的内存

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在linux中，每个进程都运行在虚拟内存环境中，通过页表，可以实现虚拟内存到物理内存之间的映射，

linux操作系统为每个进程维护了各自的页表，避免不同进程之间操作实际内存时的出现冲突。


每个进程独占4G的虚拟内存，这4G的内存分布情况如下图所示：

程序编译之后，虚拟地址一定，但是物理地址随着程序的每一次运行而不同。
在linux中，程序的编译过程如下：
通常，我们使用的库文件(二进制形式的API)位于libc.so中，如果我们使用的库文件不在libc.so中，在编译过程中需要指定：
gcc -o hello.o hello.c -lm libm.so(math.h)
内核空间申请内存空间的函数包括：
__get_free_page:每次申请的都是完整的页。连续的虚拟空间和物理空间
kmalloc:以字节为单位。连续的虚拟空间和物理空间
vmalloc:以字节为单位，离散的物理空间---》连续的虚拟空间
进程的地址信息
无论是内核线程还是用户进程，对于内核来说，无非都是task_struct这个数据结构的一个实例而已，task_struct被称为进程描述符（process descriptor),因为它记录了这个进程所有的context。其中有一个被称为'内存描述符‘（memory descriptor)的数据结构mm_struct，抽象并描述了Linux视角下管理进程地址空间的所有信息。

内核代码的定义如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

struct mm_struct {     struct vm_area_struct * mmap;///各个区域所组成的双向链表     struct rb_root mm_rb;///采用红黑树描述内存区块      ......     atomic_t mm_users;         /* How many users with user space? */     atomic_t mm_count;         /* How many references to "struct mm_struct" (users count as 1) */     int map_count;             /* number of VMAs */     spinlock_t page_table_lock;        /* Protects page tables and some counters */     struct rw_semaphore mmap_sem;     struct list_head mmlist;      /* List of maybe swapped mm's. These are globally strung                          * together off init_mm.mmlist, and are protected                          * by mmlist_lock                          */     unsigned long hiwater_rss;    /* High-watermark of RSS usage */     unsigned long hiwater_vm; /* High-water virtual memory usage */     unsigned long total_vm;       /* Total pages mapped */     unsigned long locked_vm;  /* Pages that have PG_mlocked set */     unsigned long pinned_vm;  /* Refcount permanently increased */     unsigned long shared_vm;  /* Shared pages (files) */     unsigned long exec_vm;        /* VM_EXEC & ~VM_WRITE */     unsigned long stack_vm;       /* VM_GROWSUP/DOWN */     unsigned long reserved_vm;    /* VM_RESERVED|VM_IO pages */     unsigned long def_flags;     unsigned long nr_ptes;        /* Page table pages */     unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;     unsigned long start_brk, brk, start_stack;     unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;         ......     unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */ }

如果想要查看某个进程的内存区域，可以查看：
/proc/进程号/maps文件。
对于每个进程，内核为其分配了一块存储区域，用于存放内核栈以及thread_info结构体，当进程从用户态切换到内核态时，可以根据esp寄存器的值找到thread_info的地址，从而得到当前进程对应的task_struct结构体的地址。