【linux】进程地址空间(进程三)

目录

  • 快速了解:
  • 引入最基本的理解:
  • 细节:
    • 如何理解地址空间:
      • a.什么是划分区域:
      • b.地址空间的理解:
    • 为什么要有进程空间?
    • 进一步理解页表与写时拷贝:

快速了解:

先来看这样一段代码。
在这里插入图片描述
运行结果:
在这里插入图片描述
因为子进程会继承父进程的代码和数据,所以这种结果我们是可以接受并理解的
但是如果我们对这段代码进行一个小修改:
在这里插入图片描述
运行结果:
在这里插入图片描述
我们说过父子进程是有独立性的,
而就现在来说进程 = 操作系统内核数据结构 + 代码与数据,那么一个新的进程创建势必会创造新的操作系统内核数据结构 ,而代码是只读的,那么数据是怎样进行处理的呢?

对于上边的例子:
地址是一样的,但是数据却不一样!这就说明&val的地址不是真实地物理地址,是虚拟地址

引入最基本的理解:

我们在学习C语言时肯定见过这样图
在这里插入图片描述
我们申请的堆上的空间,以及上篇文章讲过的命令行参数与环境变量等等都在这里申请的。

实际上这个东西并不是真的物理内存,而是虚拟内存,
根本上是个结构体(在linux中叫做struct mm_struct),有那么多的结构体我们肯定要管理,那就用到了“先描述,在组织”的

物理内存与虚拟内存的关系如下图:
在这里插入图片描述
解释:
我们写好的可执行程序先创建一系列内核数据结构,再将代码和数据加载到内存。
我们的g_val的虚拟地址在mm_struct内,通过页表映射到物理内存。

因为我们的子程序会继承父进程的代码和数据(故虚拟地址与页表的映射关系等会被子进程完全继承),因此我们的父子进程是指向同一个物理内存。
重点来了!
因为我们说过进程之间具有独立性,那么必然父子进程之间是不能相互影响的,那我们现在指向的都是同一块物理内存空间,怎样做才能不破坏独立性的规则呢?
答案是写时拷贝
意思是在写入数据时,先开辟一块新空间,将旧空间数据拷贝过去,在进行写入。

这就解决了这个问题。

在这里插入图片描述
可能这里有人会说:
既然都要求独立性了,那我们创建子进程时能不能直接就开辟好新的空间呢?
答案是没有必要,因为有时我们并不写入,要写入时在写时拷贝,这就是按需申请,通过调整拷贝的时间达到节约空间的目的,况且我们有非常多的数据实际上是并不会发生写入操作的。

细节:

目前我们大概理解了虚拟地址,
但是我们刚刚说的只是很笼统的框架,很多细节还没有说到。

如何理解地址空间:

研究这个问题前我们需要先研究两个子问题。

a.什么是划分区域:

我们的虚拟地址空间实际上是个结构体,这个结构体里存放着很多的start和end属性进行空间划分内核源码的结构体
这就很像我们上学时划的38线,今天你多一点,明天我又夺回来。

b.地址空间的理解:

回到问题本身。

持续更新~

为什么要有进程空间?

进一步理解页表与写时拷贝:

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