操作系统之Linux相关 内存管理、虚拟内存、设计特点、网络编程模型

Linux

Linux 内存管理

• 32位系统虚拟内存空间: 4GB（通常是被分隔成多个物理内存碎片），其中内核空间占用1GB（高地址），用户空间占用3GB（低地址）。
• 用户空间布局:
  • 栈（Stack）: 从高地址向低地址增长，存储函数参数、局部变量等。默认大小通常为8MB，但可自定义。
  • 文件映射: 包括动态库、共享内存，位于栈和堆之间。
  • 堆（Heap）: 动态分配的内存区，从低地址向高地址增长。
  • 未初始化数据段（.bss）: 存放未初始化的全局变量和静态变量。
  • 已初始化数据段（.data）: 存放已初始化的全局变量和静态变量。
  • 程序代码段（.text）: 存放可执行代码。
• 分页机制: 每页大小通常为4KB。
• 页表: 实现虚拟地址到物理地址的映射。
• 段页式内存管理: 地址结构包括段号、段内页号和页内位移。

Linux 虚拟内存

概述

• 虚拟内存空间：32位处理器的虚拟内存空间为4GB。
• 进程视角：每个进程认为自己拥有4GB的连续虚拟地址空间，实际上只有部分映射到物理内存。
• 物理内存与外部存储：物理内存中可能会存在碎片，部分内容会存储在外部磁盘上，需要进行数据的交换（页置换）。

虚拟地址与物理地址的映射

• 两次映射：
  1. 映射到虚拟内存空间。
  2. 映射到物理内存空间。
• 责任分配：
  • 硬件部分：存储管理单元 (MMU) 负责将虚拟地址转换为物理地址。
  • 软件部分&