linux虚拟内存如何映射
linux虚拟内存如何映射详细介绍
在 Linux 系统里，虚拟内存映射是把虚拟地址空间映射到物理内存或者磁盘上的文件（像可执行文件、共享库等）的过程。下面详细介绍 Linux 虚拟内存映射的机制与步骤。
1. 虚拟内存映射的基本概念
- 虚拟地址空间：每个进程都有自己独立的虚拟地址空间，它是一个连续的地址范围，进程可以使用这个范围内的地址来访问内存。
- 页表：是一种数据结构，用于将虚拟地址转换为物理地址。Linux 使用多级页表来实现这种转换。
- 内存映射区域：虚拟地址空间被划分为多个区域，如代码段、数据段、堆、栈等，每个区域有不同的用途和权限。
2. 虚拟内存映射的步骤
2.1 进程创建时的映射
- 当创建一个新进程时，Linux 内核会为该进程分配一个新的虚拟地址空间，并初始化其页表。
- 内核会将可执行文件的代码段和数据段映射到虚拟地址空间的相应区域。这个过程通常通过
execve系统调用来完成。
2.2 动态内存分配（堆和栈）
- 堆：进程可以通过
brk或mmap系统调用来动态分配堆内存。brk系统调用通过移动堆的边界来分配内存，而mmap可以在虚拟地址空间中创建一个新的映射区域。
c
ptr
ptr
ptr
ptr
ptr
- 栈：栈是由内核自动管理的，每次函数调用时，栈指针会向下移动，为函数的局部变量和返回地址分配空间。
2.3 文件映射
- Linux 允许进程将文件映射到虚拟地址空间，这样进程可以像访问内存一样访问文件内容。这可以通过
mmap系统调用来实现。
c
fd O_RDONLY
fd
sb
fd sb
fd
addr sbst_size PROT_READ MAP_PRIVATE fd
addr MAP_FAILED
fd
addr
addr sbst_size
fd
3. 虚拟内存映射的管理
- 内核管理：Linux 内核负责管理虚拟内存映射，包括页表的维护、内存的分配和回收、页面置换等。
- 页面置换：当物理内存不足时，内核会将一些不常用的页面置换到磁盘上，以释放物理内存。常用的页面置换算法有 LRU（最近最少使用）等。
综上所述，Linux 虚拟内存映射是一个复杂而灵活的机制，它为进程提供了独立的虚拟地址空间，同时有效地管理了物理内存和磁盘文件的访问。