《虚拟地址 —— 进程的地址空间概述》
前言
每台计算机都有一些主存用来保存正在执行的程序。在一个非常简单的操作系统中，仅仅有一个应用程序运行在内存中，第二个应用程序必须等待。为了运行第二个应用程序，需要把第一个应用程序移除才能把第二个程序装入内存。这种频繁的装入内存的操作是很没效率的
复杂一些的操作系统会允许多个应用程序同时装入内存中运行，如果要使多个应用程序同时运行在内存中，必须要解决两个问题：保护和 重定位。
上述观点涉及对计算机内存的管理和保护。另一种同等重要并与存储器有关的内容是管理进程的地址空间。通常，每个进程有一些可以使用的地址集合，典型值从 0 开始直到某个最大值。一个进程可拥有的最大地址空间小于主存。在这种情况下，即使进程用完其地址空间，内存也会有足够的内存运行该进程。
但是，在许多 32 位或 64 位地址的计算机中，分别有 2^32 或 2^64 字节的地址空间。如果一个进程有比计算机拥有的主存还大的地址空间，而且该进程希望使用全部的内存，那该怎么处理？
地址空间创建了一种抽象内存供程序使用。地址空间是进程可以用来寻址内存的地址集。每个进程都有它自己的地址空间，独立于其他进程的地址空间，但是某些进程会希望可以共享地址空间。这就是是虚拟内存的技术，操作系统可以把部分地址空间装入主存，部分留在磁盘上，并且在需要时来回交换它们。在使用虚拟内存时，虚拟地址不会直接发送到内存总线上。相反，会使用 MMU(Memory Management Unit) 内存管理单元把虚拟地址映射为物理内存地址，像下图这样
虚拟内存是怎么工作的？
当每个进程创建的时候，内核会为进程分配4G的虚拟内存，当进程还没有开始运行时，这只是一个内存布局。实际上并不立即就把虚拟内存对应位置的程序数据和代码（比如.text .data段）拷贝到物理内存中，只是建立好虚拟内存和磁盘文件之间的映射就好（叫做存储器映射）。这个时候数据和代码还是在磁盘上的。
当运行到对应的程序时，进程去寻找页表，发现页表中地址没有存放在物理内存上，而是在磁盘上，于是发生缺页异常，于是将磁盘上的数据拷贝到物理内存中。
另外在进程运行过程中，要通过malloc来动态分配内存时，也只是分配了虚拟内存，即为这块虚拟内存对应的页表项做相应设置，当进程真正访问到此数据时，才引发缺页异常。
可以认为虚拟空间都被映射到了磁盘空间中（事实上也是按需要映射到磁盘空间上，通过mmap，mmap是用来建立虚拟空间和磁盘空间的映射关系的）
Linux进程地址空间
由前面可得知，进程有4G的寻址空间，其中第一部分为“用户空间”，用来映射其整个进程空间（0x0000 0000－0xBFFF FFFF）即3G字节的虚拟地址；第二部分为“系统空间”，用来映射（0xC000 0000－0xFFFF FFFF）1G字节的虚拟地址。如下图
将其更加详细地展示如下：
程序路径：完整的绝对路径字符串如 “/home/simba/code/asm/simple”
环境变量：类似linux下的PATH,HOME等的环境变量，子进程会继承父进程的环境变量。
命令行参数：类似ls -l 中-l 就是命令行参数，而ls 就是可执行程序。
栈：就是堆栈，程序运行时需要在这里做数据运算，存储临时数据，开辟函数栈等。在Linux下，栈是高地址往低地址增长的。
对于函数栈来说，函数运行完毕就释放内存，举例递归来说，一直开辟向下函数栈，然后由下往上收复，所以递归太多层的话很可能造成栈溢出。
局部变量（不包含静态变量）；局部可读变量(const)都分配在栈上。
共享库和mmap内存映射区：比如很多程序都会用到的printf，函数共享库 printf.o 固定在某个物理内存位置上，让许多进程映射共享。mmap是个系统函数，可以把磁盘文件的一部分直接映射到内存，这样文件中的位置直接就有对应的内存地址，对文件的读写可以直接用指针来做而不需要read/write函数。此外，调用malloc 时正常是调用brk 系统调用分配内存，特定条件下是调用mmap 来映射物理内存到进程地址空间。
堆：即malloc申请的内存，使用free释放，如果没有主动释放，在进程运行结束时也会被释放。
Text Segment: 可执行程序（二进制）(.text)；全局初始化只读变量（const）(.rodata)；字符串常量（.rodata)；均在这里分配。
Data Segment: 全局变量(初始化的在.data，未初始化的在.bss)；静态变量（全局和局部）(初始化的在.data，未初始化的在.bss)；全局未初始化只读变量(.bss)；均在这里分配。
