深入理解Linux进程用户地址空间

本文主要介绍了如何利用/proc来查看Linux系统的进程用户地址空间，并深入探讨了Linux内存管理机制，包括i386保护模式下的分段与分页、线性地址空间分布、用户和内核地址空间以及内存管理的相关接口。 在Linux中，i386架构的处理器采用保护模式，其地址映射由段和页两部分组成。一个逻辑地址由段选择子（16位）和段内偏移（32位）构成，进一步细分，段内偏移通过页内偏移（12位）映射到物理地址（32位）。Intel x86的分段机制涉及全局描述符表（GDT）和局部描述符表（LDT），每个描述符包含段基地址、段界限、访问特权级等信息。 Linux在i386上的分页机制则将线性地址分为页目录索引（10位）、页表索引（10位）和页内偏移（12位）。线性地址经过页目录和页表的映射，转换成物理地址。在Linux中，定义了一些宏，如PMD_SHIFT，用于计算页目录项和页表项的索引。 Linux的线性地址空间被划分为用户空间和内核空间，其中用户空间从0x00000000到0xBFFFFFFF，共3GB，内核空间从0xC0000000开始，向上1GB。所有进程的页目录的最后四分之一指向内核页目录，但为了性能优化，内核仅在处理页错误（page fault）时同步用户进程的页目录项，这可能导致页目录项的不一致。 在地址空间的分配上，Linux系统有多个区域：物理内存区、虚拟内存分配区、高端页面映射区、专用页面映射区和系统保留映射区。例如，共享库、文件映射和内核代码、数据及栈等都被映射到不同的线性地址空间中。此外，内存映射区域可以包含文件映射、共享库等，这些都涉及到内存管理和进程间的共享存储。 总结来说，通过/proc可以查看进程的用户地址空间，而Linux的内存管理机制，特别是分页和分段，是实现这一功能的基础。理解这些机制有助于深入掌握Linux系统中进程的内存使用和管理。