Linux内存管理

Linux内存空间布局#

• .text：一般最开始的segment是代码段，包含了ELF可执行程序的代码指令，内存属性为可读可执行（不可写）
• .data：数据段一般在代码段的后面，包含了ELF可执行程序的已经初始化的变量。
• .bss：未初始化数据段一般是最后一个段，包含了未初始化的全局变量和静态变量。（这里需要注意一点的是初始化为0的全局变量和静态变量也是会放在.bss段的）
• heap是堆内存，所有程序动态申请的内存都在此内存范围内，在程序编译时会设置默认堆内存的大小，如果在使用的时候不够用就会往高地址增长。
• mapping共享内存区域，包含了内存映射文件，动态链接库等，可以向低和高地址扩展。
• stack是栈内存，在程序编译时会设置栈内存的大小，但是实际分配物理内存的一开始只有一个页面大小，然后程序运行中栈内存往低地址增长，最大增长到默认的栈内存大小。

进程控制块task_struct#

操作系统为了管理多个进程会通过进程控制块PCB来保存进程的运行时信息。
Linux中的PCB就是task_struct，其中mm_struct为进程内存描述符（用于描述0-3G用户内存空间）

struct task_struct {
        struct mm_struct	*mm;    //指向进程内存描述符
        pid_t				pid;    //进程pid
        ......
}

进程内存描述符mm_struct#

• 进程内存描述符用来描述程序0-3G用户内存空间的内存信息
• vm_area_struct是用户内存块的线性内存描述符（相当于windows中的VAD），对应内核空间中有vm_struct表示内核空间内存块的线性内存描述符。
• 当用户进程内存块较少时，mmap指向内存块的线性内存描述符链表
• 当用户进程内存块较多时，mm_rb是对应内存块的线性内存描述符红黑树的根结点（相当于windows中的VAD红黑树）

struct mm_struct {
	struct {
		struct vm_area_struct *mmap;		//指向一条线性内存描述符vm_area_struct的链表
		struct rb_root mm_rb;               //为线性内存描述符红黑树Root的根结点
                ......
	} __randomize_layout;
        ......
}

/proc/pid/mmaps#

当查看某个进程的用户内存空间分布时执行cat /proc/pid/maps，这条指令查看maps文件中的内容其实就是对应的mm_struct.mmap或者mm_struct.mm_rb中的数据。