30、深入理解内核虚拟地址空间布局

深入理解内核虚拟地址空间布局

1. 用户空间内存映射解析

当执行 cat /proc/PID/maps 命令时，其背后的工作机制如下：
1. cat 命令发起 read(2) 系统调用。
2. cat 进程切换到内核模式，以内核权限运行 read(2) 系统调用代码。
3. 内核的虚拟文件系统开关（VFS）将控制权重定向到相应的 procfs 回调处理函数。
4. 该代码遍历当前进程（即 cat 进程）的每个虚拟内存区域（VMA）元数据结构，并将相关信息发送回用户空间。
5. cat 进程将通过 read 接收到的数据忠实地输出到标准输出，从而显示出进程的所有段或映射，即用户模式虚拟地址空间（VAS）的内存映射。

2. 内核段概述

所有进程都有自己独特的用户 VAS，但共享内核空间，即内核段或内核 VAS。内核段的内存布局高度依赖于架构（CPU），不过所有架构也有一些共性。以 x86_32 上 3:1 的 VM 分割为例，用户 VAS 占用 3GB（从 0x0 到 0xbfff ffff），内核 VAS 占用 1GB（从 0xc000 0000 到 0xffff ffff）。

2.1 内核段各区域分析

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区域名称	描述