Linux进程地址空间

Linux进程地址空间
2011年04月10日
　　1.概述 进程地址空间由每个进程中的线性地址区组成，而且更为重要的特点是内核允许进程使用该空间的地址。进程地址空间中的任何有效地址只能位于惟一的区域，这些内存区域不能相互覆盖，可以看到，在执行进程中，每个不同的内存片段都对应一个独立的内存区域: 栈，对象代码，全局变量，被映射的文件等等。
　　2. 内存描述符
　　内核使用内存描述符结构体来表示进程的地址空间。该结构包含了和进程地址空间有关的全部信息。内存描述符由mm_struct 结构体表示，定义在.
　　struct mm_struct{
　　struct vm_area_struct *mmap /*内核区域链表*/
　　struct rb_root
　　struct vm_area_struct *mmap_cache
　　pgd_t *pgd
　　......
　　}
　　所有的mm_struct结构体都通过自身的mmlist域连接在一个双向链表中，该链表的首元素是init_mm描述符，它代表init进程的地址空间。在进程的描述符中,current->mm域中存放该进程使用的内存描述符。所以current->mm代表当前进程的内存描述符。
　　3. 内存区域
　　内存区域由vm_area_struct结构体描述，定义在中。内存区域在内核中也经常被称为虚拟内存区域VMA。
　　vm_area_struct 描述了指定地址空间内连续区间上的一个独立内存范围。vm_mm指向和VMA相关的mm_struct结构体，注意每个VMA对其相关的mm_struct结构体来说都是以惟一的，所以即使两个进程将同一个文件映射到各自的地址空间，它们分别都会有一个vm_area_struct结构体来标志自己的内存区域。
　　VMA标志，VM_READ,VM_WRITE,VM_EXEC标志内存区域的页面读，写和执行权限。这些标志要求组合构成VMA的访问权限。
　　VMA操作，vm_area_struct 结构体中的vm_ops域指向与指定内存区域相关的操作函数表。内核使用表中的方法操作VMA。
　　具体的方法如下:
　　void open(struct vm_area_struct *area);
　　当一个指定的内存区域被加一个地址空间时，该函数被调用。
　　void close(struct vm_area_struct *area);
　　当指定的内存区域从地址空间中删除时，该函数被调用。
　　struct page* nopage(struct vm_area_struct *area,unsigned long address,int unused);
　　第二个参数是用户空间的虚拟地址，当访问的页不在物理内存中时，该函数被页错误处理调用。
　　int populate(struct vm_area_struct *area,unsigned long address,unsigned long len,pgprot_t prot,unsigned long pgoff,int nonblock);
　　该函数被系统调用remap_pages()调用来为将要发生的缺页中断预映射一个新映射。
　　mmap()和do_mmap()函数:
　　内核使用do_mmap()函数来创建一个新的线性地址区间，说该函数创建一个新的VMA并不非常准确，如果创建的地址区间与一个已经存在的地址区间相邻，就会合并。
　　总之，每个进程对应一个进程区域描述符mm_struct,而虚拟内存区域VMA指定了mm_struct上的一段连续的独立的内存范围。