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Linux操作系統(tǒng)采用虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，使得每個進程都有各自互不干涉的進程地址空間。該地址空間是大小為4GB的線性虛擬空間，用戶所看到和接觸到的都是該虛擬地址，無法看到實際的物理內(nèi)存地址。利用這種虛擬地址不但能起到保護操作系統(tǒng)的效果（用戶不能直接訪問物理內(nèi)存），而且更重要的是，用戶程序可以使用比實際物理內(nèi)存更大的地址空間。
4GB的進程地址空間會被分成兩個部分：用戶空間與內(nèi)核空間。用戶地址空間是從0到3GB（0xC0000000），內(nèi)核地址空間占據(jù)3GB到4GB。用戶進程在通常情況下只能訪問用戶空間的虛擬地址，不能訪問內(nèi)核空間的虛擬地址。只有用戶進程使用系統(tǒng)調(diào)用（代表用戶進程在內(nèi)核態(tài)執(zhí)行）時可以訪問到內(nèi)核空間。每當進程切換時，用戶空間就會跟著變化；而內(nèi)核空間由內(nèi)核負責映射，它并不會跟著進程改變，是固定的。內(nèi)核空間地址有自己對應(yīng)的頁表，用戶進程各自有不同的頁表。每個進程的用戶空間都是完全獨立、互不相干的。進程的虛擬內(nèi)存地址空間如圖3.3所示，其中用戶空間包括以下幾個功能區(qū)域。
● 只讀段：包含程序代碼（.init和.text）和只讀數(shù)據(jù)（.rodata）。
● 數(shù)據(jù)段：存放的是全局變量和靜態(tài)變量。其中可讀可寫數(shù)據(jù)段（.data）存放已初始化的全局變量和靜態(tài)變量，BSS數(shù)據(jù)段（.bss）存放未初始化的全局變量和靜態(tài)變量。
● 堆：由系統(tǒng)自動分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值、返回地址等。
● 堆棧：存放動態(tài)分配的數(shù)據(jù)，一般由程序員動態(tài)分配和釋放。若程序員不釋放，程序結(jié)束時可能由操作系統(tǒng)回收。
● 共享庫的內(nèi)存映射區(qū)域：這是Linux動態(tài)鏈接器和其他共享庫代碼的映射區(qū)域。
圖3.3 進程的虛擬內(nèi)存地址空間
由于在Linux系統(tǒng)中每一個進程都會有/proc文件系統(tǒng)下與之對應(yīng)的一個目錄（如將init進程的相關(guān)信息在/proc/1目錄下的文件中描述），因此通過proc文件系統(tǒng)可以查看某個進程的地址空間的映射情況。例如，運行一個應(yīng)用程序（示例中的可運行程序是在/home/david/project/目錄下的test文件），如果它的進程號為13703，則輸入“cat /proc/13703/maps”命令，可以查看該進程的內(nèi)存映射情況，其結(jié)果如下：
$ cat /proc/13703/maps
/* 只讀段：代碼段、只讀數(shù)據(jù)段 */
08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 876817 /home/david/project/test
08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 876817 /home/david/project/test
/* 可讀寫數(shù)據(jù)段 */
0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 876817 /home/david/project/test
0804b000-0804c000 rw-p 0804b000 00:00 0
08502000-08523000 rw-p 08502000 00:00 0 [heap] /* 堆 */
b7dec000-b7ded000 rw-p b7dec000 00:00 0
/* 動態(tài)共享庫 */
b7ded000-b7f45000 r-xp 00000000 08:01 541691
/lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so
b7f45000-b7f47000 r--p 00158000 08:01 541691
/lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so
b7f47000-b7f48000 rw-p 0015a000 08:01 541691
/lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so
b7f48000-b7f4b000 rw-p b7f48000 00:00 0
b7f57000-b7f5a000 rw-p b7f57000 00:00 0
/* 動態(tài)鏈接器 */
b7f5a000-b7f74000 r-xp 00000000 08:01 524307 /lib/ld-2.8.90.so
b7f74000-b7f75000 r-xp b7f74000 00:00 0 [vdso]
b7f75000-b7f76000 r--p 0001a000 08:01 524307 /lib/ld-2.8.90.so
b7f76000-b7f77000 rw-p 0001b000 08:01 524307 /lib/ld-2.8.90.so
bff61000-bff76000 rw-p bffeb000 00:00 0 [stack] /* 堆棧 */
本文選自華清遠見嵌入式培訓(xùn)教材《從實踐中學(xué)嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)》
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