Linux内核源码解析：进程地址空间与线性区映射

"这篇资料主要讲述了Linux内核源代码中关于创建线性区间的过程，特别是在进程地址空间的管理上。由陈香兰讲解的《Linux内核源代码导读》涵盖了进程地址空间、线性区的创建和删除、内存分配等方面的知识。" 在Linux内核中，进程地址空间是进程能够访问的虚拟内存区域，最大可达到4GB。每个进程的地址空间由多个线性区（memory areas）组成，这些线性区具有起始线性地址、长度和特定的存取权限。线性区的管理是通过`mm_struct`结构体来实现的，它包含了关于线性区的所有关键信息。 创建线性区的核心函数是`do_mmap()`，它用于将文件内容映射到进程的地址空间中。`do_mmap()`函数接收几个关键参数：`file`指定了要映射的文件，`offset`是文件内的偏移量，`len`是映射的长度，`addr`是期望的起始线性地址，`prot`定义了页的存取权限（如读、写、执行），而`flags`则包含了关于映射区的各种标志，比如是否共享、是否匿名等。 线性区的创建通常发生在几种场景下，例如进程启动时、执行`execve()`加载新程序、映射文件到地址空间、堆栈扩展或者`fork()`创建子进程时。值得注意的是，线性区的开始和结束必须对齐到4KB的边界，这是由于页大小通常是4KB，保证对齐可以简化地址转换和内存管理。 内核态和用户态的内存分配策略不同。内核态可以直接分配内存，因为它拥有最高的优先级并信任自身。而用户态进程申请内存时，不会立即分配物理页，而是分配线性地址区间，这个区间成为进程地址空间的一部分。只有在实际访问这些地址时，才会触发缺页异常，进而分配物理页。 系统调用如`brk()`用于调整进程堆的大小，`execve()`用于加载新的可执行文件并改变进程的地址空间，`_exit()`终止进程并释放其地址空间，而`fork()`创建子进程时会复制父进程的地址空间。 总结来说，这篇资料深入讲解了Linux内核如何管理和创建进程的线性地址空间，以及相关系统调用的工作原理，对于理解Linux内存管理机制具有重要的价值。