Linux操作系统知识讲解：走进linux 内存地址空间

linux 内存地址空间

1、linux 内存地址空间 Linux 内存管理全貌

2、内存地址——用户态&内核态

用户态：Ring3 运行于用户态的代码则要受到处理器的诸多

内核态：Ring0 在处理器的存储保护中，核心态

用户态切换到内核态的 3 种方式：系统调用、异常、外设中断

区别：每个进程都有完全属于自己的，独立的，不被干扰的内存空间；用户态的程序就不能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用；内核态线程共享内核地址空间；

3、内存地址——MMU 地址转换

MMU 是一种硬件电路，它包含两个部件，一个是分段部件，一个是分页部件

分段机制把一个逻辑地址转换为线性地址

分页机制把一个线性地址转换为物理地址

4、内存地址——分段机制

1） 段选择符

为了方便快速检索段选择符，处理器提供了 6 个分段寄存器来缓存段选择符，它们是：cs，ss，ds，es，fs 和 gs

段的基地址（Base Address）：在线性地址空间中段的起始地址

段的界限（Limit）：在虚拟地址空间中，段内可以使用的最大偏移量

2） 分段实现

逻辑地址的段寄存器中的值提供段描述符，然后从段描述符中得到段基址和段界限，然后加上逻辑地址的偏移量，就得到了线性地址

5、内存地址——分页机制（32 位）

分页机制是在分段机制之后进行的，它进一步将线性地址转换为物理地址

10 位页目录，10 位页表项， 12 位页偏移地址

单页的大小为 4KB

6、用户态地址空间

TEXT：代码段可执行代码、字符串字面值、只读变量

DATA：数据段，映射程序中已经初始化的全局变量

BSS 段：存放程序中未初始化的全局变量

HEAP：运行时的堆，在程序运行中使用 malloc 申请的内存区域

MMAP：共享库及匿名文件的映射区域

STACK：用户进程栈

7、内核态地址空间

直接映射区：线性空间中从 3G 开始最大 896M 的区间，为直接内存映射区

动态内存映射区：该区域由内核函数 vmalloc 来分配

永久内存映射区：该区域可访问高端内存

固定映射区：该区域和 4G 的顶端只有 4k 的隔离带，其每个地址项都服务于特定的用途，如：ACPI_BASE 等

8、进程内存空间

用户进程通常情况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

内核空间是由内核负责映射，不会跟着进程变化；内核空间地址有自己对应的页表，用户进程各自有不同额页表

责编AJX