Linux知识点 -- 进程概念（补充）

Linux知识点 – 进程概念（补充）

---

一、进程地址空间的堆区

在用户每次使用malloc等函数在进程的堆区申请地址时，用户只需要指定空间的大小，并且会得到一个起始地址，而不会得到结束地址；

• 因为堆区的结构都是由vm_area_struct管理的，每次malloc都会申请一个该结构体；

• malloc在堆上申请空间时，只需要知道起始地址，不需要知道结束地址，就是因为vm_area_struct中保存了start和end；

• 堆区申请的空间都是连续的；

二、虚拟地址到物理地址之间的转化

• 磁盘上的空间都是以4KB为单位的，我们的可执行程序存储在磁盘上，其实它本来就是按照地址空间的方式进行编译的，可执行程序也被划分成了以4KB为单位的区域，存储在磁盘上；
• 物理内存也是按照4KB划分的，OS是通过struct page结构体对物理内存的各个单元进行管理的；
• 磁盘上的一个4KB单位叫做页帧，物理内存上的一个4KB单位叫做页框；
• IO的时候，基本单位就是4KB，就是将页帧装进页框；
• 当OS通过页表进行寻址时，发现对应地址的文件不在内存中，就需要引发缺页中断：
  （1）申请对应的内存；
  （2）在磁盘中查找对应的文件；
  （3）加载到内存中指定的位置；
  （4）重新填充页表；
  （5）返回到用户；

三、虚拟地址到物理地址之间的映射

页表中一个地址的映射叫做一个条目，假设一个条目大小为9byte（虚拟地址 + 物理地址 + 属性），32位地址下一共2^32个条目，就是4GB个条目，一共就是36GB的页表空间，内存中无法保存这么大的页表；

• 实际上，OS在虚拟地址到物理地址的映射上，是将虚拟地址划分的：
  
  虚拟地址的前十个bit位在一级页表进行索引，一级页表的映射关系一共2^10，就是1024个；
  一级页表映射到二级页表，再在对应的二级页表中检索中间的10bit地址；
  二级页表映射到物理内存的某个页的起始地址；
  后12位地址代表这个地址的页内偏移（因为2^12 = 4KB）；
  这样就能够减小页表的空间消耗；