如何＆＃34; linux处理地址空间＆＃34;被储存了？

Question

从书中读到，当进程启动时，会创建其私有进程地址空间

我们说它是从0x0到0xMAX

空间的一部分是堆，我们写了一个for循环来连接malloc（1k日期），直到它返回false。它分配了3GB日期。

所以，问一下，如果在开头分配0x0到0xMAX，那么从开始就意味着0x0到0xMAX大于3GB（因为有堆栈，控制......）？

如果一个进程在开始时可能超过3GB，那么我必须理解它是错误的。

任何人都可以解释这个0x0 - 0xMAX是如何存储在乞讨中的吗？

Answer 1

通常，可执行文件加载到内存是由linux loader ld处理的。例如，如果我创建一个非常简单的C程序，可以说：

void main {}

用gcc编译这个程序后，我们得到一个可执行文件（ELF格式）a.out。如果我们通过运行ldd来分析这个非常简单的程序的依赖关系，我们会发现：

linux-gate.so.1 =>  (0x00545000)
libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0x00ccb000)
/lib/ld-linux.so.2 (0x00594000)

第一个linux-gate.so由内核公开以进行系统调用。 ld-linux.so实际上是linux加载器。在内存中加载任何可执行文件并运行它是负责任的。如果我们看看我们生成的a.out（例如使用hexedit工具），我们可以看到它的头部包含对ld-linux所在位置的引用：

 .ELF........................4...8.......
 4. ...(.........4...4...4... ... .......
 ........T...T...T.......................
 ........................................
 ........................(...(...(.......
 ................h...h...h...D...D.......
 ....P.td............4...4...........Q.td
 ............................R.td........
 ..................../lib/ld-linux.so.2..
 ............GNU.........................
 ....GNU....F*QLk$,.....)..Yl............

一旦启动该过程，ld-linux加载器首先会检查您需要的共享库（依赖于它们）以及它们是否可用。如果你依赖一些不可用的共享库，ld-linux将不会加载进程（ld-linux在你的LD_LIBRARY_PATH env变量，/ etc / ld.so.cache文件中查找，最后在默认路径中：/ lib和/ usr / lib（man ld-linux获取更多信息）。

一旦ld-linux确保所有库都存在，它就会分配内存来加载进程。通常，可执行文件有几个段，为简单起见，我们可以将它们简化为文本（代码），bss（未初始化数据），数据（初始化和静态数据）。当进程加载到内存中时，加载程序会保留保存所有这些部分所需的内存量，并将进程所依赖的所有共享库映射到进程的虚拟空间。您可以通过咨询来查看linux中某个进程的映射列表：

cat /proc/pid_of_process/maps

如果我运行上面简单程序的修改版本（通过添加对usleep的调用以获取进程pid）并检查其映射，我们得到以下（_只是为了隐藏真正的路径我的家出现了）：

003a5000-003a6000 r-xp 00000000 00:00 0          [vdso]
0075a000-008fd000 r-xp 00000000 08:03 2137894    /lib/i386-linux-gnu/libc-2.15.so
008fd000-008ff000 r--p 001a3000 08:03 2137894    /lib/i386-linux-gnu/libc-2.15.so
008ff000-00900000 rw-p 001a5000 08:03 2137894    /lib/i386-linux-gnu/libc-2.15.so
00900000-00903000 rw-p 00000000 00:00 0 
00e4a000-00e6a000 r-xp 00000000 08:03 2137906    /lib/i386-linux-gnu/ld-2.15.so
00e6a000-00e6b000 r--p 0001f000 08:03 2137906    /lib/i386-linux-gnu/ld-2.15.so
00e6b000-00e6c000 rw-p 00020000 08:03 2137906    /lib/i386-linux-gnu/ld-2.15.so
08048000-08049000 r-xp 00000000 08:05 3589145    /______________/test/a.out
08049000-0804a000 r--p 00000000 08:05 3589145    /______________/test/a.out
0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:05 3589145    /______________/test/a.out
b771f000-b7720000 rw-p 00000000 00:00 0 
b7745000-b7747000 rw-p 00000000 00:00 0 
bf884000-bf8a5000 rw-p 00000000 00:00 0          [stack]

这实际上是该进程的虚拟内存映射。这些页面映射到物理内存，每个进程都有自己的PMT（程序映射表），用于在虚拟和物理地址之间进行转换。通常，进程内存具有以下布局：

（来自http://duartes.org/gustavo/blog/post/anatomy-of-a-program-in-memory/）

因此，记住这些信息并回到原来的问题，

  

所以，问一下，如果在开头分配0x0到0xMAX，那么从开始就意味着0x0到0xMAX大于3GB（因为有堆栈，控制......）？

答案是没有这样的保留。加载程序保留所需的物理内存以运行该进程。之后，根据进程需求（动态内存分配）及其行为，其堆和堆栈区域可能会增长和缩小。每次进程需要访问实际上不存在于物理内存中的某些内存（虚拟）时，就会发出页面错误，并且此页面将从磁盘加载到物理内存中的保留位置。有时为了做到这一点，内核必须将属于另一个进程的一些页面交换到磁盘。物理内存是操作系统必须正确处理的有限资源，以便提供所有正在运行的进程。

通过这种策略，linux内核能够运行多个进程，其中每个进程通常具有4GB（32位系统）的虚拟内存，其物理内存小于（特别是过去）。一般情况下，即使您动态保留内存（例如使用malloc），调用也会成功，但实际上您还没有保留此物理内存。一旦尝试使用它（通过读取或写入此内存），您的进程将获得它。

这可能是一个很长的答案。我希望我没有错过很多细节，它可以帮助你理解linux中进程内存的解剖结构。

Answer 2

这里有一些误解。首先，进程地址空间和分配给进程的内存之间存在差异。

其次，地址空间内的有效地址范围不太可能是线性的。它最有可能出现在几个断开连接的内存区域。

如果在循环中执行了malloc，则导致（a）将有效页面添加到进程（b），除了malloc返回的内容之外，还会分配开销内存。

第三，在流程开始时，有页表。 （忽略克隆）这些表在过程开始时没有任何内容。您的流程必须分配页面并将其分配给表。