Linux知識點 – 進程概念（補充）

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一、進程地址空間的堆區

在用戶每次使用malloc等函數在進程的堆區申請地址時，用戶只需要指定空間的大小，并且會得到一個起始地址，而不會得到結束地址；

• 因為堆區的結構都是由vm_area_struct管理的，每次malloc都會申請一個該結構體；

• malloc在堆上申請空間時，只需要知道起始地址，不需要知道結束地址，就是因為vm_area_struct中保存了start和end；

• 堆區申請的空間都是連續的；

二、虛擬地址到物理地址之間的轉化

• 磁盤上的空間都是以4KB為單位的，我們的可執行程序存儲在磁盤上，其實它本來就是按照地址空間的方式進行編譯的，可執行程序也被劃分成了以4KB為單位的區域，存儲在磁盤上；
• 物理內存也是按照4KB劃分的，OS是通過struct page結構體對物理內存的各個單元進行管理的；
• 磁盤上的一個4KB單位叫做頁幀，物理內存上的一個4KB單位叫做頁框；
• IO的時候，基本單位就是4KB，就是將頁幀裝進頁框；
• 當OS通過頁表進行尋址時，發現對應地址的文件不在內存中，就需要引發缺頁中斷：
  （1）申請對應的內存；
  （2）在磁盤中查找對應的文件；
  （3）加載到內存中指定的位置；
  （4）重新填充頁表；
  （5）返回到用戶；

三、虛擬地址到物理地址之間的映射

頁表中一個地址的映射叫做一個條目，假設一個條目大小為9byte（虛擬地址 + 物理地址 + 屬性），32位地址下一共2^32個條目，就是4GB個條目，一共就是36GB的頁表空間，內存中無法保存這么大的頁表；

• 實際上，OS在虛擬地址到物理地址的映射上，是將虛擬地址劃分的：
  
  虛擬地址的前十個bit位在一級頁表進行索引，一級頁表的映射關系一共2^10，就是1024個；
  一級頁表映射到二級頁表，再在對應的二級頁表中檢索中間的10bit地址；
  二級頁表映射到物理內存的某個頁的起始地址；
  后12位地址代表這個地址的頁內偏移（因為2^12 = 4KB）；
  這樣就能夠減小頁表的空間消耗；