Linux内存管理详解：文件映射与地址空间

该资源是一个关于Linux文件映射的示例程序，展示了如何使用mmap函数将一个文件的内容映射到内存中，并将其输出到stdout。同时，它涉及到了Linux内存管理的一些基础知识，包括i386保护模式下的分段与分页机制，以及Linux在i386平台上的分页实现。 在Linux系统中，内存管理是一个关键部分，特别是对于文件映射（mmap）这样的功能。文件映射允许程序直接通过内存访问文件内容，提高了效率并减少了I/O操作。在这个例子中，程序打开名为"mmap.c"的文件，获取其大小，然后使用mmap函数创建一个虚拟内存区域，将文件内容映射到这个区域。接着，程序使用write函数将内存中的内容输出到stdout，实现了文件的复制。 在i386保护模式下，地址映射由分段和分页两部分组成。分段允许不同的段（如代码、数据等）在独立的地址空间中运行，而分页则将物理地址细分为页目录和页表，使得每个逻辑地址可以转换为特定的物理地址。逻辑地址由段选择子和段内偏移组成，而物理地址由页目录索引、页表索引和页内偏移决定。Linux在此基础上进行优化，使用了线性地址空间，简化了地址转换的过程。 Linux的线性地址空间被划分为用户地址空间和内核地址空间。3GB的线性地址空间供用户和内核共享，剩余的1GB供内核独占。这种设计保证了内核的稳定性，因为用户程序无法直接访问内核空间。为了提高效率，所有进程的页目录的最后四分之一都指向内核页目录，但这些页目录项可能并不总是同步的，内核仅在处理页错误（page_fault）时进行同步。 此外，Linux还涉及到空闲物理内存的管理，以及内核提供的一些物理内存分配接口。例如，通过页表项的属性控制内存的读写权限、是否启用缓存、是否可被用户态访问等。共享存储是另一个重要的概念，允许多个进程共享同一块物理内存，比如在动态链接库的加载中就使用了这种机制。 这个资源不仅提供了文件映射的实践示例，还涵盖了Linux内存管理的基础理论，包括地址映射、分页机制和线性地址空间的分配，这些都是理解Linux系统内部工作原理的关键知识点。