Linux 操作系统--虚拟地址

前文可在专栏寻找进程基础
https://blog.youkuaiyun.com/Iiverson2000/article/details/119394135

二谈虚拟地址

虚拟地址究竟是什么？

举个例子：
一个课桌，我需要画三八线，那么就需要对桌子进程刻度分化，比如 0-50 和50-100 分别为各自的地盘。
而此时 这里的 0 - 100 刻度 就是 我们所谓的虚拟地址，而真正的物理地址就是指桌子这个客观大小

进程地址空间本质：内存中的一种内核数据结构 : mm_struct

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我们知道在32位系统中，以字节为单位，有2^32 个空间 ，这是一个进程能访问的最大地址空间
而我们的OS就开始给每一个进程画大饼。
OS说：你们每个进程都有4个G的空间，我把能给的都给你们，像一个慈祥的老父亲。
然后OS用一把尺子，将这些空间划分为各个区域，就是我们的进程地址空间

那究竟是如何划分的呢？其实很简单 ，在mm_struct中用无符号整形变量 标定了 每个区域的起始和终止。
其中每一个虚拟的区域中的刻度，就叫做虚拟地址 --也称为线性地址。

所以，当我们需要给堆和栈进行增容时，仅仅是改变 他们分别的 start 和 end 的大小，再通过页表进行映射。

还有一个小细节，我们都知道可执行程序存在于硬盘中，其实在编译器对源文件进行编译的时候，就自动将文件分为多个区域，.code .readonly .init . uninit 这些区域。当代码被加载到内存中时，进程虚拟地址通过页表映射关系找到这些区域是很对应的。 这就是编译器在操作系统级别的工作。

什么叫做创建进程

对于linux ， 简单的理解创建进程就是 ： struct task_struct + struct mm_struct + 页表 的先描述后组织。（当然还有很多内容，我们后续在进行补充）

虚拟地址的优势

• 有了虚拟地址，永远不会发生系统界别的内存越界。我们回忆一下，当我们写c++代码发生的越界行为，其实仅仅是处于虚拟地址中的越界，仅仅影响的是自身进程 是否正确，并不会影响到系统其他进程。
  当我们栈中有一个指针指向一个空间，想要对其进行访问写入时，需要先通过页表的检查，若没有这个空间则此进程会在虚拟空间中直接被kill掉
  虚拟空间+页表 == 内存保护
• 我们上文提到，每一个进程都被OS分配的4个G 的空间，那事实是整个内存一共才4G （32位），那这样会发生每个进程过度开辟 ，导致物理内存不够的情况吗？ 答案是不会。
  我们一个进程在运行时，操作系统不会直接一次性将其开辟完，比如我们玩的游戏甚至有上百G，操作系统在进行调度的时候，会根据物理内存的具体情况，以及各种进程调度算法，对其进行相应内存开辟。简单来说就是，用到某一个部分再去开辟。
  这种做法的优势就是：保证了进程之间的独立性 和 空间的合理分配 —进程调度 和 内存管理进行解耦或者分离