进程的地址空间

野性酷女 2024-04-19 13:43 5阅读 0赞

一个程序经过编译连接后形成的地址空间是一个虚拟地址空间，而Linux在内存寻址时简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址是一致的，比如程序test\_wait.c代码如下：

\#include <stdio.h>

\#include <stdlib.h>

\#include <unistd.h>

int main(int argc, char \*\*argv)

int i;

unsigned char \*buff;

buff = (char \*)malloc(sizeof(char)\*1024);

printf("pid is :%d\\n", getpid());

for (i = 0; i < 60; i++) \{

sleep(60);

return 0;

经过编译后形成的文件是test\_wait，然后用命令objdump反汇编后如下（只取部分代码）：

$ objdump -d test\_wait

test\_wait:     file format elf32-i386

Disassembly of section .init:

08048304 <\_init>:

8048304:   55                       push   %ebp

8048305:   89 e5                    mov    %esp,%ebp

8048307:   53                       push   %ebx

8048308:   83 ec 04                 sub    $0x4,%esp

804830b:   e8 00 00 00 00           call   8048310 <\_init+0xc>

8048310:   5b                       pop    %ebx

8048311:   81 c3 e4 1c 00 00        add    $0x1ce4,%ebx

8048317:   8b 93 fc ff ff ff        mov    -0x4(%ebx),%edx

804831d:   85 d2                    test   %edx,%edx

8048301:   e8 2e 00 00 00           call   8048334 <\_\_gmon\_start\_\_@plt>

8048306:   e8 15 01 00 00           call   8048420 <frame\_dummy>

可以看到，其中的地址就是虚拟地址，整个虚拟地址空间大小为3GB，再加上可以通过系统调用进入内核的1GB空间，于是每个进程可以拥有4GB的虚拟地址空间（也叫虚拟内存）。某个进程的虚拟地址空间可以通过/proc文件系统看到：

$ ./test\_wait

pid is :9840

重新开一个终端：

cat /proc/9840/maps

08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 212891     /home/chen/mem/test\_wait

08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 212891     /home/chen/mem/test\_wait

0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 212891     /home/chen/mem/test\_wait

096d5000-096f6000 rw-p 096d5000 00:00 0          \[heap\]

b7dee000-b7def000 rw-p b7dee000 00:00 0

b7def000-b7f47000 r-xp 00000000 08:01 409724     /lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so

b7f47000-b7f49000 r--p 00158000 08:01 409724     /lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so

b7f49000-b7f4a000 rw-p 0015a000 08:01 409724     /lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so

b7f4a000-b7f4d000 rw-p b7f4a000 00:00 0

b7f59000-b7f5c000 rw-p b7f59000 00:00 0

b7f5c000-b7f76000 r-xp 00000000 08:01 392460     /lib/ld-2.8.90.so

b7f76000-b7f77000 r-xp b7f76000 00:00 0          \[vdso\]

b7f77000-b7f78000 r--p 0001a000 08:01 392460     /lib/ld-2.8.90.so

b7f78000-b7f79000 rw-p 0001b000 08:01 392460     /lib/ld-2.8.90.so

bf964000-bf979000 rw-p bffeb000 00:00 0          \[stack\]

关于此文件的详细信息可以参看：

[http://www.kerneltravel.net/?p=287][http_www.kerneltravel.net_p_287]

由上面的信息可以看到

08048000-08049000地址段的标志是r-xp（读，执行）是代码段，

08049000-0804a000的标志是rw-p（读写）是数据段

096d5000-096f6000是堆也叫空洞，只有当程序中调用malloc()申请空间时才有堆段。

bf964000-bf979000 是堆栈段

这样我们可以看到进程的用户空间的分配了。如下图：

![090521110050.jpg][]

可以看出代码段在最低地址依次往上是数据段，空洞、堆栈段在最高地址，栈指针向下移动。

进程的虚拟地址在保存在内核中的task\_struct（PCB）结构中，定义如下：

struct task\_struct \{ //进程结构体

//……

struct mm\_struct \*mm;//描述进程的整个用户空间

而stuct mm\_struct 结构中包含了虚拟空间的结构体字段mmap(struct vm\_area\_struct \* mmap),所以可以通过模块编程来查看进程的虚拟地址空间。关于模块编程可以看这里：

[http://www.kerneltravel.net/?p=80][http_www.kerneltravel.net_p_80]，程序清单如下：

\#include <linux/module.h>

\#include <linux/init.h>

\#include <linux/interrupt.h>

\#include <linux/sched.h>

static int pid;

module\_param(pid,int,0644);

static int \_\_init memtest\_init(void)

struct task\_struct \*p;

struct vm\_area\_struct \*temp;

printk("My module worked!\\n");

p = find\_task\_by\_vpid(pid);

temp = p->mm->mmap;

while(temp) \{

printk("start:%p\\tend:%p\\n", (unsigned long \*)temp->vm\_start,

(unsigned long \*)temp->vm\_end);

temp = temp->vm\_next;

return 0;

static void \_\_exit memtest\_exit(void)

printk("Unloading my module.\\n");

return;

module\_init(memtest\_init);

module\_exit(memtest\_exit);

MODULE\_LICENSE("GPL");

编译模块，运行刚才的程序test\_wait,然后带参数插入模块，如下：

$ ./test\_wait &

pid is :9413

$ sudo insmod mem.ko pid=9413

\[ 2690.715913\] My module worked!

\[ 2690.715992\] start:08048000    end:08049000

\[ 2690.716005\] start:08049000    end:0804a000

\[ 2690.717029\] start:0804a000    end:0804b000

\[ 2690.717065\] start:096d5000    end:096f6000

\[ 2690.717096\] start:b7dee000    end:b7def000

\[ 2690.717126\] start:b7def000     end:b7f47000

\[ 2690.717157\] start:b7f47000     end:b7f49000

\[ 2690.717187\] start:b7f49000     end:b7f4a000

\[ 2690.717217\] start:b7f4a000     end:b7f4d000

\[ 2690.717248\] start:b7f59000     end:b7f5c000

\[ 2690.717304\] start:b7f5c000     end:b7f76000

\[ 2690.717334\] start:b7f76000     end:b7f77000

\[ 2690.717364\] start:b7f77000     end:b7f78000

\[ 2690.717395\] start:b7f78000     end:b7f79000

\[ 2690.717425\] start:bf964000     end:bf979000

可以看出和刚才／proc文件系统中的地址是一样的。

在任意一个时刻，一个CPU只有一个进程在运行，所以虽然有时候很多进程的虚拟地址值有相同的，但是由于每次只有一个进程运行，在当某个进程运行时cpu就将其虚拟地址也切换进来，这样就保证了每个进程都拥有4GB的地址空间。

转载于:https://my.oschina.net/alphajay/blog/5175

[http_www.kerneltravel.net_p_287]: http://www.kerneltravel.net/?p=287
[090521110050.jpg]: http://blogimg.chinaunix.net/blog/upfile2/090521110050.jpg
[http_www.kerneltravel.net_p_80]: http://www.kerneltravel.net/?p=80

进程的地址空间

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