进程虚存空间分布

最近在看《程序员的自我修养》。
在171页，有这样的一段话：

比如我们拿前面的程序“SectionMappping.elf"做例子，看看各个段的虚拟地址是怎么计算出来的。为什么VMA1的起始地址是0x080B99E8?而不是0x080B89E8或干脆是0x80B9000?

确实蛮有意思的一个问题，当时还没有反应过来，所以继续往下看：

VMA0的起始地址是0x08048000，长度是0x709E5，所以他的结束地址是0x080B89E5。而VMA1因为跟VMA0的最后一个虚拟页面共享一个物理页面，并且映射两遍，所以它的虚拟地址应该是0x080B99E5，又因为段必须是4字节的倍数，则向上取整至0x080B99E8。

昨天晚上看到这里，完全没看懂，反反复复纠结了半天，差点错过最后一班回去的班车。
先来解释一下什么是vma。
一个可执行文件被加载到进程的虚拟空间中时，需要一种映射关系，linux中将进程虚拟空间中的一个段叫做虚拟内存区域(Virtual Memory Area)。操作系通过给进程空间划分出一个个VMA来管理进程的虚拟空间；基本原则是将相同权限属性的，有相同影像文件的映射成一个VMA。
虚拟内存需要页映射机制来和物理内存建立映射关系，而每个物理页的大小为4096字节（32位），所以虚拟内存需要按4096进行对齐。

有了这些准备之后，我们回到书中的问题，VMA0的起始地址为0x08048000，长度为0x709E5，所以结束地址为:
0x08048000 + 0x709E5 = 0x080B89E5
0x080B89E5需要为4的倍数，所以取整为0x080B89E8。这个结果就是书上问题给出的第一个假设答案，但是是错误的，这是因为不同的VMA在虚拟内存中需要对应于不同的页面，也就是段地址对齐。
那么，我们的答案就应该为0x80B9000，就是书上给出的第二个假设答案。但也是错误的，因为如果这样映射，会造成物理内存的浪费，VMA0的结束地址为0x80B89E5，当映射到物理内存上时，从0x80B89E5开始到0x80B9000这部分内存，被浪费掉了。在极端情况下，每个VMA都可能浪费4095字节内存，这是非常划不来的。
所以UNIX采取了一个很取巧的办法：通过牺牲虚拟内存地址来换取物理内存的高效利用，让各个段接壤部分共享一个物理页面。在本例中，VMA0的最后一个页面的起始地址为0x80B8000，结束地址为0x80B9000，如下图：

VMA1从一个新的页面开始映射，同时空出前面的0x709E5，起始地址为0x80B99E5，这里牺牲了从0x80B89E5到0x80B99E5的虚拟地址空间换取了物理内存的高效利用，这里VMA0的最后一个页面和VMA1的第一个页面映射了同一个物理页面，（这个页面的权限，只读，可读可写等，应该是通过VMA来维护的，至于操作系统对于page是否有一些权限的控制，就不太清楚了）。
为了保证起始地址为4的倍数，需要将0x80B99E5向上取整为0x80B99E8，就是书上的答案了。
(原文时间2014-2-9)