【操作系统笔记五】内存布局&内存映射

虚拟内存布局

虚拟地址空间大小：

• 32位虚拟地址空间 [0 ~ 2^32 - 1] 总共4GB
• 64位虚拟地址空间 [0 ~ 2^64 - 1] 总共16 777 216TB

不管是运行在用户态还是内核态，都需要使用虚拟地址，这是因为计算机硬件要求的，CPU要经过地址转换得到最终的物理地址，软件必须服从硬件的规定。

内核态的虚拟空间和某一个程序没有关系，所有程序通过系统调用进入到内核之后，看到的虚拟地址空间都是一样的。

• 32 位虚拟地址空间中，[0x0000 0000, 0xBFFF FFFF] 的 3GB 空间用作用户态，是每一个应用程序可以使用的虚拟地址范围，[0xC000 0000, 0xFFFF FFFF] 的 1GB 空间用作内核态，是给操作系统内核使用的虚拟地址范围

• 每个用户程序都使用相同的虚拟地址空间 [0x0000 0000, 0xBFFF FFFF]，每个内核程序也使用相同的虚拟地址空间 [0xC000 0000, 0xFFFF FFFF]

• 64 位虚拟地址空间中，低 128T 虚拟地址空间被用作用户态，高 128T 虚拟地址空间被用作内核态，中间留有空洞

用户态虚拟内存布局，从上往下分别是：

• 栈(stack)

• mmap内存映射区

• 运行时堆区(heap)

• 数据段(.bss和.data)

• 代码段(.text)

其中栈空间是倒着向下增长的，堆区空间是向上增长的，栈和堆是相对增长，消耗中间的地址空间。mmap区和堆区也可以相对增长（64位中mmap区往哪边增长都可以）

内存映射

Linux 中通过将一块虚拟地址内存空间和一个文件对象关联起来，以初始化这块虚拟内存的内容，这个过程称为内存映射（memory mapping）。

这里的文件对象可以是：

• ① Linux文件系统中的普通文件，
• ②