Linux进程【2】进程地址空间(+页表详解哦)

fork

  • 引言(程序地址空间)
  • 进程地址空间
    • 进程地址空间
    • mm_struct
  • 虚拟地址到物理地址的转化
  • 总结

引言(程序地址空间)

在之前的学习过程中,我们认识了内存与地址,并且了解了在程序地址空间中的基本分区,包括内核空间(用户代码不能访问)、内存映射段(文件映射,动态库,匿名映射)、数据段(静态区)、代码段(常量区):
在这里插入图片描述
在用户空间中,我们可以通过指针来访问其中的数据:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{int a = 10;  //栈int* pb = (int*)malloc(sizeof(int));  //堆static int c = 20;  //数据段printf("栈:%p\n堆:%p\n数据段:%p\n", &a, pb, &c);return 0;
}

在这里插入图片描述
可以看出,栈区的数据地址远高于堆区的地址,堆区的地址高于数据段的地址,大致的说明了上面图示的结构。

进程地址空间

我们知道,进程可以简单的理解为正在执行的程序
那么如果说每一个程序都有一套上面的地址空间,当多个进程并发执行的时候,一个地址空间中不就会存储多份不同的数据,出现冲突:

比如我们在fork创建子进程时,会有两个返回值存在同一变量中来区分父子进程(关于fork在后面会详细介绍)。
当我们在父子进程中同时打印返回值ret的地址时,发现他们的地址是相同的:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>int main()
{pid_t ret = 0;ret = fork();if(ret == 0) //子进程{printf("子进程:%p,:%d\n", &ret, ret);}else if(ret > 0) //父进程{printf("父进程:%p,:%d\n", &ret, ret);}return 0;
}

在这里插入图片描述

显然,“同一块空间” 中存储了两份不同的数据,这显然是不可能的,两份数据一定是存储在两个不同的物理内存中的。
这其实说明,这里我们打印出的地址,不是真正的物理内存地址,而是虚拟的内存地址。每一个进程在执行时,面对的都是这样的虚拟的地址空间,这就被称为进程地址空间

进程地址空间

有了上面的认识,所谓的程序地址空间的概念是不准确的,准确的说法应该是进程地址空间。这份空间是虚拟地址,对每一个进程都有一份虚拟地址空间。这份虚拟内存对于每一个进程而言都是相同的,都包含内核空间与用户空间以及更里面的分区。
而上面的例子中的变量名相同,地址相同,但是物理地址不同。说明在两个进程中的 “相同地址” 其实是被页表映射到了不同的物理内存中
在这里插入图片描述
当子进程中需要修改父进程中的一些变量的值时,首先会发生写时拷贝,建立一个新的映射,然后将子进程修改后的数据存储到一块新的物理内存空间中,这些步骤都是由操作系统完成的。
在之后的过程中,父进程或子进程的代码执行可以不受任何的影响,在访问数据时依旧是通过那个虚拟地址来访问的。也就是说,进程的代码与虚拟地址对于这个虚拟地址到底映射到哪块爱物理内存根本就不需要关心。

并且由于多个进程在并发工作时,在物理内存中的内存开辟就不可能是连续开辟的。如果我们的进程直接面对物理内存执行,那么数据结构的存在就没有了意义,数据的访问就会完全乱套。所以让每一个进程都面对一模一样的虚拟内存结构就是非常有必要的了

mm_struct

所以进程地址空间的本质是一个进程的可视范围。这个范围之中有着各种区域划分,这些区域是需要被操作系统管理的,所以类似于进程task_struct需要有一个数据结构来描述进程地址空间,这个数据结构就是mm_strucrt
其中空间中区域的划分就是一系列的startend变量,用来描述一块一块的区域。(我们可以在Linux的源码中找到相关定义):
在这里插入图片描述

而从进程task_struct数据结构中,有struct mm_struct*的结构体指针。可以通过这个结构体指针访问到该进程的mm_struct
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

虚拟地址到物理地址的转化

通过前面的认识,我们了解了页表是一个虚拟内存到物理内存的映射。
但是,如果页表只是一个单纯的映射表,其中包括一个虚拟地址与它对应的物理地址的话。那么页表将会非常大,我们可以简单计算一下:
以32位为例,进程地址空间共有从0x000000000xFFFFFFFF2^32个地址,也就是说页表中需要2^32项才能描述整个进程地址空间。每一项的大小都是8字节,一共就是8 * 2^32字节的空间,即32G的空间。页表的内容也一定是存储在内存中的,那么整个内存都存不下一个页表的内容,更何况有多个进程多个页表了。
所以页表的结构一定不是这样简单的映射表。

其实页表的结构是分两级的:
第一级页表有2^10项,其中存储的是第二级页表的地址;
第二级页表也有2^10项,其中存储的是物理内存中页框的首地址;
物理内存被分为一个个页框,页框的大小位4KB(2^12字节):

在这里插入图片描述

cpu在拿到32位的虚拟地址后,会将这个32位的虚拟地址分为3份,即前10位,中间10位与末尾的12位
在这里插入图片描述
前10位转化成一个10进制数,范围为 [0, 1023]表示在一级页表中位置的下标,由这个下标中的地址可以访问到一个二级页表
中间10位也转化成一个10进制数,范围为 [0, 1023]表示在二级页表中位置的下标,由这个下标中的地址可以访问到一个物理内存中的页框
末尾的12位转化成一个10进制数,范围为 [0, 2^12-1]表示这个空间在页框中的偏移量,正好一个页框的大小就是2^12个字节,由这个偏移量就可以在页框中访问到对应的物理地址
在这里插入图片描述

总结

到此,关于进程地址空间的基本知识就介绍完了
相信大家会对进程的内存体系有更好的理解

如果大家认为我对某一部分没有介绍清楚或者某一部分出了问题,欢迎大家在评论区提出

如果本文对你有帮助,希望一键三连哦

希望与大家共同进步哦

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/624869.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

2000年第五次人口普查数据,shp/excel格式均有,划分年龄段、性别占比等字段

基本信息. 数据名称: 第五次人口普查数据 数据格式: Shp、excel 数据时间: 2000年 数据几何类型: 面 数据坐标系: WGS84坐标系 数据来源&#xff1a;第五次人口普查数据 数据字段&#xff1a; 序号字段名称字段说明1a2000_zrks2000年_常住人口&#xff08;人&…

web块级如何居中,关于css/html居中问题

1. text-align&#xff1a;center&#xff1b; 可以实现其内部元素水平居中&#xff0c;通常用于字体水平居中&#xff0c;初学者也可以用于简单块级居中。这种方法对行内元素 (inline)&#xff0c;行内块 (inline-block)&#xff0c;行内表 (inline-table)&#xff0c;inline…

实现一个MYSQL工具类,包含判断创建数据表是否存在,创建数据表

可以使用Python的MySQLdb模块来实现一个MYSQL工具类。下面是一个简单的实现示例&#xff1a; import MySQLdbclass MySQLTool:def __init__(self, host, user, password, database):self.host hostself.user userself.password passwordself.database databasedef connect…

“/bin/bash“: stat /bin/bash: no such file or directory: unknown

简介&#xff1a;常规情况下&#xff0c;在进入容器时习惯使用 /bin/bash为结尾&#xff0c;如&#xff1a;docker exec -it test-sanic /bin/bash&#xff0c; 但是如果容器本身使用了精简版&#xff0c;只装了sh命令&#xff0c;未安装bash。这时就会抛出"/bin/bash&quo…

Eureka 本机集群实现

距离上次发布博客已经一年多了&#xff0c;主要就是因为考研&#xff0c;没时间学习技术的内容&#xff0c;现在有时间继续完成关于代码方面的心得&#xff0c;希望跟大家分享。 今天在做一个 Eureka 的集群实现&#xff0c;我是在本电脑上跑的&#xff0c;感觉这个挺有意思&a…

Linux的网络文件共享服务之FTP服务

一.存储类型 1.1 存储类型分为三种 直连式存储&#xff1a;Direct-Attached Storage&#xff0c;简称DAS 存储区域网络&#xff1a;Storage Area Network&#xff0c;简称SAN&#xff08;可以使用空间&#xff0c;管理也是你来管理&#xff09; 网络附加存储&#xff1a;Net…

Day 48 动态规划 9

198. 打家劫舍1 代码随想录 1. 思路 本体是非常简单的动态规划问题&#xff0c;dp[i]就代表0-i这些家可以抢劫到的最大金额&#xff0c;分两种情况进行讨论。一个是抢当前的不抢之前的&#xff0c;一个是不抢当前的。代码如下&#xff1a; class Solution { public:int rob(v…

Sqoop作业调度:自动化数据传输任务

自动化数据传输任务是大数据处理中的一个重要方面&#xff0c;可以定期执行Sqoop作业&#xff0c;确保数据在不同系统之间的同步。本文将深入探讨如何使用Sqoop作业调度来自动化数据传输任务&#xff0c;并提供详细的示例代码和全面的内容&#xff0c;以帮助大家更好地理解和应…

基于RBF的时间序列预测,基于BP神经网络的时间序列预测

目录 完整代码和数据下载链接:基于RBF的时间序列预测,基于BP神经网络的时间序列预测(代码完整,数据齐全)资源-CSDN文库 https://download.csdn.net/download/abc991835105/88742382 RBF的详细原理 RBF的定义 RBF理论 易错及常见问题 RBF应用实例,基于RBF的时间序列预测,…

二叉树简介

二叉树 二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构&#xff0c;通常子树被称作“左子树”和“右子树”。 二叉树的遍历 二叉树的遍历主要有三种方式&#xff1a;前序遍历、中序遍历和后序遍历。 前序遍历&#xff1a;访问根节点 --> 遍历左子树 --> 遍历右子树中序遍历&…

三、MyBatis 多表映射

本章概要 多表映射概念对一映射对多映射多表映射总结 多表映射优化多表映射总结 3.1 多表映射概念 多表查询结果映射思路 开发中有很多** 多表查询**需求&#xff0c;这种情况如何让进行处理&#xff1f; MyBatis 思想是&#xff1a;数据库不可能永远是你所想或所需的那个样…

在AWS lambda函数中用python脚本访问DynamoDB

语法 dynamodb.Table(A).query(IndexNameOrder-index,KeyConditionExpressionKey(Order).eq(Order) 这段代码是用于在 DynamoDB 中对表进行查询操作的 Python 代码&#xff0c;主要使用了 query 方法。 dynamodb.Table(A)&#xff1a;首先从 DynamoDB 中选取表 A 进行操作。 .…

用LED数码管显示计数器T0的计数值

#include<reg51.h> //包含51单片机寄存器定义的头文件 sbit SP3^2 ; //将S位定义为P3.2引脚 unsigned char Tab[ ]{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //段码表 unsigned char x; /************************************************************…

Arduino开发实例-手指心率传感器模块

手指心率传感器模块 文章目录 手指心率传感器模块1、手指心率传感器介绍2、硬件准备及接线3、代码实现1、手指心率传感器介绍 本次使用的心率传感器模块是为教育和娱乐目的而设计的,通过手指检测心血管脉搏波。 它使用 PPG (HRM-2511E) 探头进行数据传输。 该传感器使用红外线…

Mysql中设置只允许指定ip能连接访问(可视化工具的方式)

场景 Mysql中怎样设置指定ip远程访问连接&#xff1a; Mysql中怎样设置指定ip远程访问连接_navicat for mysql 设置只有某个ip可以远程链接-CSDN博客 前面设置root账户指定ip能连接访问是通过命令行的方式&#xff0c;如果通过可视化工具比如Navicat来实现。 注&#xff1a…

element里面的confirm弹窗,提示message换行

element里面的confirm弹窗&#xff0c;提示message换行 confirm弹窗的message换行 直接添加dangerouslyUseHTMLString属性即可 let str 我是第一行提示&#xff01;\n 第二行提示&#xff01;\n 第三行提示; // 处理str let mesg str.replace(/\n/g, <br />); thi…

router.afterEach()后置钩子用法

router.afterEach 是 Vue Router 提供的全局后置钩子&#xff0c;用于在路由切换之后执行一些逻辑。与 beforeEach 钩子不同&#xff0c;afterEach 不需要调用 next 函数&#xff0c;因为它是在导航已经确认的情况下执行的。 基本用法如下&#xff1a; router.afterEach((to,…

在java java.util.Date 已知逝去时间怎么求年月日

您可以使用java.util.Date对象的getYear()、getMonth()和getDate()方法来获取逝去时间的年、月和日。 示例代码如下&#xff1a; import java.util.Date;public class Main {public static void main(String[] args) {Date deceasedDate new Date(120, 8, 15); // 已知逝去时…

案例130:基于微信小程序的综合文化信息管理系统

文末获取源码 开发语言&#xff1a;Java 框架&#xff1a;SSM JDK版本&#xff1a;JDK1.8 数据库&#xff1a;mysql 5.7 开发软件&#xff1a;eclipse/myeclipse/idea Maven包&#xff1a;Maven3.5.4 小程序框架&#xff1a;uniapp 小程序开发软件&#xff1a;HBuilder X 小程序…

七大排序(含快排+归并的递归版和非递归版)

文章目录 前言一、冒泡排序二、选择排序三、插入排序四、希尔排序五、堆排序六、快速排序快排的递归方式快排的非递归方式 七、归并排序自上而下的递归自下而上的迭代 总结 前言 排序&#xff1a; 所谓排序&#xff0c;就是使一串记录&#xff0c;按照其中的某个或某些关键字的…