花钱买不到系列-深刻理解进程地址空间

news2024/11/15 11:50:34

花钱买不到系列—linux虚拟地址空间-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_49529507/article/details/141272458?spm=1001.2014.3001.5501 在上一篇文章中，引出了虚拟地址这块，也用大富翁给儿子们画饼的例子解释，通过大富翁的例子，也知道了进程觉得自己是独占内存的，上一篇最后一个话题，操作系统如何给进程画的饼。

比如你在公司上班，老板给你画饼，完成这个项目就提升你为经理，或者说拿下这个订单你就是销售主管。可能老板不止对你一个人这样说，可能对其他人也这样说，公司上市后给您多少股份？所以老板要不要记住给每一个员工画的饼？肯定要呀，不然到时候就会搞出大乌龙，所以老板就在自己的小本本里面记着。

所以操作系统也一样，给每一个进程，都画了大饼，进程都觉得自己独占了内存。所以操作做系统也要记着这些饼，所以还是之前的一个理念，"先描述，后组织"。

所以老板的小本本里面就是描述，对谁? 目标？什么职位？多少钱？描述起来，所以在老板的小本里面，就是有一个struct 蓝图。方便管理。

所以，操作系统里面有那么多的进程，进程要被管理，那地址控制要不要被管理？肯定的，所以地址空间的本质：就是内核的一种数据 mm_struct,跟pcb一样，要被管理。它是我们进程的地质空间的描述的最核心的结构。

接下来，是如何给进程画大饼的啊？

可是我看到这个地址空间，那么它上面是有各个区域的，有代码区。已初始化数据区未初始化数据区，堆区还有栈区，它有这么多的区域的话，它是一个内核的数据结构。那么它是一个内核的数据结构的话，那么我最关心的就是这个数据结构里面的成员有哪些，先不关心和进程是怎么关联起来的，对里面的成员感兴趣

开始聊之前来确定一下共识，所以我们来聊聊这个地址

那么地址，比如0x00000000~0xffffffff，这些编号有什么意义，其实没什么，地址最大的意义，只要保证唯一性就可以了。

我们要表示2的32次方个地址。怎么做到我们能够有2的32个次方地址？而且彼此之间还不重复呢啊，其实我们要表示它的地址。我们用32位的数据即可啊，也就是说呢，我们32位的数据32个比特位就可以了。那么为什么呢？因为任何一个比特位，它的一个那么要么为零，要么为1。所以32位的那么比特位，它的排列组合的个数就是二的32次方。从全0到全1，排列，这个就叫编址。

可是我们常识告诉我们地址空间上面呢，有各种各样区域啊，这什么堆区栈区？那么，请问这些区域我该怎么去理解呢？操作系统要管理这个地址空间，它必须先描述再组织，而且还要保证这上面的各个区域都是有的，是怎么做到的，下面来了解一下。

不知道大家有没有这样的经历，小学的时候基本是男女混坐的，你是一个小女生，你非常讨厌你的同桌，你就在桌子上面上面画了一根线，假设桌子100cm。小女孩警告小男孩别越界。

所以这个时候男孩子的桌子的范围是[1,50]，小女孩的范围就是[51,100]，所以她的区域就划分好了，那么其中这个女孩所做的在桌子上划分的三八线的这个过程，我们把它可以称之为这就叫做区域划分啊。不要因为各种区域很复杂其实很简单，就类型这样。画一根线就可以了，换成计算机的表达就是下图这个样子。默认100cm。这就叫做区域的划分。

有一天，小男孩和女孩说，我每次越界你就打我，有时候我不是故意的呀，后面女孩子觉得也有道理，做出了改变，重新划分，每个人让出5cm，作为缓冲区，到缓冲区不理你，超过缓冲区就打你。

那计算机如何调整。所以调整就是对它的start和end做调整就可以了

后来，小男孩天天欺负小女孩，然后小女孩就把缓冲区给取消了，直接个30小男孩，超过就直接打你。所以重新划分，所以小女孩的区域就增大了

所以在计算机里面就类似于下面这样。所以应一个区域有多个数字，每一个数字都是代表着桌子的一个位置。

上面的这些啊code_start code_end，它就叫做区域的起始地址。我们称之为叫做区域的。好，那么两个区域中间部分，那么就有无数个地址可以被我们对应的，那么用户所使用了。这一部分区域之间的这无数个地址，包括我们每个区域的地址，我们都称之为叫做虚拟地址

这个代码区啊，我自己编好成了，代码区加载到内存代码区，它占多少大小？它是固定的。因为代码区不会被调整啊，以初始化未初始化全局数据区，它也是固定的，它不会变化。但是，堆区和栈区不一样，它是可以不断的。我去malloc调整我的大小栈区呢，它也可以不断入栈。我们定局部变量，在函数内定义变量等等。我们的堆栈之间的区域也不断在做调整呀，那么所以堆栈之间啊，那么其中堆栈之间，它们的区域做调整，所谓的区域调整啊，本质就是修改啊，那么各个区域的。的end或者是我们的start啊。