虚拟地址空间的理解

1、创建一个进程时,操作系统会为该进程分配一个 4GB 大小的虚拟 进程地址空间。之所以是 4GB ,是因为在 32 位的操作系统中,一个指针长度是 4 字节,而 4 字节指针的寻址能力是从 0x00000000~0xFFFFFFFF ,最大值 0xFFFFFFFF 表示的即为 4GB 大小的容量。
2、每个进程只能访问自己虚拟地址空间中的数据,无法访问别的进程中的数据,通过这种方法实现了进程间的地址隔离。
3、4GB 的虚拟地址被分成了 4 部分: NULL 指针区、用户区、 64KB 禁入区、内核区。应用程序能使用的只是用户区而已,大约 2GB 左右 ( 最大可以调整到 3GB) 。内核区为 2GB ,内核区保存的是系统线程调度、内存管理、设备驱动等数据,这部分数据供所有的进程共享,但应用程序是不能直接访问的。
4、目前PC上页面大小为4K,程序运行到哪页就为哪页分配内存,并建立虚拟地址空间页和刚刚建立的物理内存页间的映射。
5、一个PE是一些编译好的数据和指令的集合,也被分为很多页。4G的地址空间并非真正创建,只是创建虚拟地址空间到物理地址空间映射的页表。
6、PE文件中所有的段会一一映射到虚拟地址空间中相应的页。
7、当CPU访问某一个虚拟地址时,发现该地址并没有相关联的物理地址时,产生一个缺页错误,于是CPU将控制权交回OS,OS为该页面映射物理内存。
8、当CPU要访问的数据在内存中时,可以直接访问。
当CPU要访问的数据不再内存中,而位于页交换文件中,OS会在内存中找到一个闲置的页面,如果找不到闲置的页面,先释放一个已分配的页面。
9、页交换文件的左右时物理内存不够时,将部分数据从内存中移到页交换文件中,否则要释放物理内存,删除页面映射关系。

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