编程环境中的虚拟地址空间

Question

我对虚拟地址空间的含义感到困惑。在32位机器中，进程可以处理2 ^ 32个存储器位置。这是否意味着每个进程的虚拟地址空间是2 ^ 32（4GB）？

以下是进程虚拟地址空间的快照。这可以增长到4GB吗？这种系统中的进程数量是否有限制？

Answer 1

是的，32位系统上每个进程的虚拟地址空间为4GB（2 ³² 字节）。实际上，实际使用的少量虚拟内存对应于处理器缓存，物理内存或磁盘中的位置（或计算机决定放置内容的任何其他位置）。

理论上（并且这种行为在常见的操作系统中非常常见），如果操作系统决定将所有不适合物理内存的内容放到磁盘上，那么进程实际上可以使用其所有虚拟内存，但这会使程序非常慢，因为每次尝试访问一些未缓存的内存位置时，都必须从磁盘中获取它。

您询问您提供的图片是否可以增长到4GB。实际上，你给的图片已经占用了4GB。这是一种将进程的4GB虚拟内存划分为不同部分的方法。此外，如果你想到堆和堆栈“增长”，它们并没有真正成长;他们在该分区布局中为它们分配了一定量的内存，并且它们只是利用它们想要的内存（堆栈移动指针，堆维护已使用和未使用的内存的数据结构等）。

Answer 2

您是否阅读过维基百科的virtual memory，process，address space页？

您读过哪本关于advanced unix programming的书？还是advanced linux programming？

通常，地址空间是一组有效的段（图中不是蓝色）。

另请参阅mmap(2)和execve(2)页。

尝试（在Linux系统上）

cat /proc/self/maps

和

cat /proc/$$/maps

了解更多。

另请参阅this question和this。阅读Operating Systems: Three Easy Pieces

当然，内核可以设置一些限制（另请参阅setrlimit(2)系统调用）。它们是资源限制（交换空间，RAM，......）。

Answer 3

这可以增长到4GB吗？

  

地址空间的大小由唯一指针值的数量限制。对于32位处理器，32位值可以表示2 ^ 32个不同的值。如果允许每个这样的值来寻址不同的内存字节，则会得到2 ^ 32个字节，相当于4千兆字节。

所以，是的，一个进程的虚拟地址空间理论上可以增长到4 GB。但实际上，这也可能取决于系统和处理器。可以看出：

  

然而，在奔腾级处理器上无法实现这种理论最大值。一个原因是段值的较低位编码有关选择器类型的信息。因此，在65536个可能的选择器值中，只有8191个可用于访问用户模式数据。这会让你降到32TB。

请注意，有两种方法可以从系统中分配内存，当然，您可以使用C malloc为您的进程隐式分配内存（您的问题已标记为{{3} }}），但显式映射文件字节。

此类系统中的进程数量是否有限制？

  

进程包括一个或多个线程，这些线程实际执行进程中的代码（技术上，进程不运行，线程执行），并用内核线程对象表示。

根据c进行的一些测试，具有2GB默认地址空间的32位Windows XP系统可以创建大约2025个线程：

但是，在64位Windows XP上运行的32位测试限制具有4GB分配的地址空间 创建接近3204个线程：

然而，确切的线程和进程限制是极其可变的，这取决于很多因素。线程指定其堆栈大小的方式，进程指定其最小工作集的方式，可用的物理内存量以及系统提交限制。在任何情况下，您通常不必在现代系统上担心这一点，因为如果您的应用程序确实超出了线程限制，您应该重新考虑您的设计，因为几乎总有其他方法可以实现相同的目标和合理的数字。

Answer 4

回答被忽视的部分......

可以有多少进程限制。内核保留在虚拟地址空间的一部分中的所有每进程数据结构（共享，否则您将无法在每个进程中访问内核）占用一些空间。因此，例如，如果此数据有1GB可用，并且内核中每个进程只需要4KB页面，那么最多可达到25万个进程。在实践中，这个数字通常要小得多，因为事情更复杂，每个过程都有为各种事物保留的物理内存。例如，请参阅Mark Russinovich's article on process and thread limits in Windows了解更多详情。