进程地址空间

虚拟地址空间和进程地址空间的区别

  虚拟地址空间是操作系统给进程提供的一个完整的虚拟内存环境，包括内存内核空间和用户空间；而进程地址空间是进程实际使用的那部分虚拟地址空间，只有用户空间。
  每个进程地址空间都是虚拟地址空间的一个实例，虚拟地址空间强调整个虚拟内存的管理，包括动态分配、分页和映射等，进程地址空间更关注进程如何使用这些虚拟的地址空间。

进程地址空间

mm_struct

  Linux内核中的一个结构体，用于管理进程虚拟地址空间中的那些数据结构。（task_struct中包含mm_struct指针，指向该进程的内存管理结构）

在 Linux 内核中， mm_struct 包含了以下信息：

1. 页表（Page tables）：用于将虚拟地址映射到物理地址。
2. 虚拟内存区域（Virtual memory areas, VMAs）：描述进程地址空间中的不同区域，如代码段、数据段、堆、栈等。
3. 内存权限和属性：定义了不同内存区域的访问权限，例如可读、可写、可执行等。
4. 内存分配策略：描述了进程如何分配和管理内存，包括堆和栈的增长方向。
5. 文件映射（File mappings）：如果进程映射了文件到其地址空间，这些信息也会被记录在 mm_struct 中。

为什么要有进程地址空间？

1、让父子进程可以用统一的视角看待内存。
（父子进程都分配了一个大小相同的进程地址空间，进程地址空间的区域划分是确定的，堆栈、代码区等，子进程可以将父进程的代码数据在虚拟内存里的安排直接拷贝过来）

2、设置进程地址空间可以让我们访问内存的时候，增加一个转换的过程（虚拟地址通过页表到物理地址的映射）。
在转换过程中，系统可以对寻址请求进行审查，一旦访问异常，直接拦截，该请求不会到达物理内存，保护物理内存。

3、进程地址空间和页表的存在，将进程管理模块和内存管理模块进行解耦合，独立开来。

对地址的认识

1、程序没有加载进内存之前（磁盘里的程序代码）
程序编译好后，一条条的指令已经拥有了各自的地址（在编译链接阶段，由编译器和链接器共同设置），这个地址是逻辑地址。

2、程序加载进内存之后（进程）
被加载进物理内存后，每条指令都要占据内存空间，也就是拥有了物理地址。

进程创建的进程地址空间中的地址就是指令自带的逻辑地址（/虚拟地址），进程运行时，CPU的PC指针就会指向进程地址空间中代码的逻辑入口地址，再通过页表建立 虚拟地址-物理地址的映射，进而找到物理内存中的指令。