Linux程序地址空间及库函数与系统调用接口

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-02-23 03:24 315阅读 0赞

程序地址空间

  • 概念：程序地址空间也叫虚拟地址空间，在Linux下，每运行一个程序即一个进程，操作系统都会为其分配一个虚拟的地址空间，在32位操作系统下，操作系统分配的虚拟地址空间为0~4G。
  • 进程的内存描述符（mm_struct）:每个进程都有一个mm_struct，它是一个结构体，我们也把它叫做内存描述符，Linux就是通过这个结构体实现对内存的管理，mm_struct就是用来描述一个进程的虚拟地址空间
  • 虚拟地址空间的分配情况
    从下到上为：
    受保护的区域 （0~4K）
    代码段 – 二进制机器指令
    全局区 (已初始化全局变量 （data段） 未初始化全局变量（bss段）)
    堆 (从下往上存储)
    共享库 (c标准库及Linux系统IO函数)
    栈 （从上往下存储）
    命令行参数
    环境变量
    内核区 (kernel)
    示意图如下
    在这里插入图片描述
  • 为什么要引入虚拟地址空间
    1、 虚拟地址空间能够让进程使用连续的内存地址。
    2、 它能保证进程的独立性
    3、 它能进行内存访问控制，提高内存的利用率
  • Linux下内存管理
    CPU通过进程描述符task_struct中指向内存描述符的一个指针找到内存描述符，进而通过mm_struct内存描述符查到页表信息，通过页表将虚拟地址映射到实际的物理内存中，进而操作内存。

库函数与系统调用接口

  • 关系：库函数其实是对系统调用接口的一层封装，它们是上下级的调用关系，库函数调用了系统调用函数。库函数通过发起系统调用，调用系统调用接口，通过系统调用接口调用设备驱动，再通过设备驱动进而操作硬件设备。
  • 示意图如下

在这里插入图片描述

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