东莞建设培训中心网站,青羊区建设局网站,网站做动态和静态哪个贵,百家号自媒体平台注册进程地址空间1. 虚拟地址2. 什么是进程地址空间3. 进程地址空间的映射。4. 地址空间存在的意义5. 写时拷贝 进程地址空间
1. 虚拟地址
来看这样一段代码。
#include stdio.h
#include unistd.hint global_value 100;int main()
{pid_t id fork();if(id stdio.h
#include unistd.hint global_value 100;int main()
{pid_t id fork();if(id 0){printf(fork error\n);return 1;}else if(id 0){int cnt 0;while(1){printf(我是子进程, pid: %d, ppid: %d | global_value: %d, global_value: %p\n, getpid(), getppid(), global_value, global_value);sleep(1);cnt;if(cnt 10){global_value 300;printf(子进程已经更改了全局的变量啦..........\n);}}}else{while(1){printf(我是父进程, pid: %d, ppid: %d | global_value: %d, global_value: %p\n, getpid(), getppid(), global_value, global_value);sleep(2);}}sleep(1);
}运行结果 上面的这种现象是因为这里所打印出来的地址并非物理地址而是虚拟地址。所以这里就引出了进程地址空间。下面用个例子来描述进程地址空间。 其中所画的大饼是需要管理起来的好比老板昨天让员工好好干一个月后升经理。但是今天老板见员工却说一个月升总监。大饼画的多了自然就需要管理起来否则容易混乱。对于软件来说管理的本质就是先描述再组织。所以这里的一个个大饼其实可以理解为是一个个的结构体。
2. 什么是进程地址空间
进程地址空间的概念
上面讲过操作系统给进程画的大饼可以认为是进程地址空间具体来说就是一个结构体。那结构体里面有什么呢
首先先做好规定这里的背景是32位机器背景。
32位机器的数据可以有2^32个约42亿以字节为单位。所以表示的空间大小约为4GB的空间范围。地址确保唯一性所以有2^32个地址。
所以进程地址空间整体上应该是这样的如下图 对于上面的这个图你可以想象成一把尺子。尺子是有刻度所以就可以用刻度来划分区域。可以用一个结构体描述出上面的进程地址空间。如下结构体
struct mm_struct
{unit_32t code_start;unit_32t code_end;unit_32t data_start;unit_32t data_end;unit_32t heap_start;unit_32t heap_end;//......
}所以可以认为有这么一个进程地址空间对应着这么一个结构体其中结构体的变量就是地址这些地址就如同尺子上的刻度划分好了区域。 其中堆栈空间是动态开辟的所以当你写代码定义变量或者new变量的时候其实就是在更改对应区域的start or end。
3. 进程地址空间的映射。
程序当加载到内存的时候确实是加载到了物理内存里面但是操作系统并不允许进程直接访问物理内存而是在进程PCB里面存放一个进程地址空间让进程地址空间通过页表和物理地址进行映射从而让进程可以访问到物理内存。如图所示
所以进程是无法直接访问到物理地址的是操作系统在管理进程的时候同时给进程画了个大饼让进程可以通过进程地址空间再通过页表的映射从而访问到物理地址。
4. 地址空间存在的意义
为了保护物理地址
设想一下如果一个进程可以随意访问物理地址然后这个进程将数据恶意写入到物理地址将会破坏物理地址。操作系统为了保证物理地址的安全就有了地址空间。通过地址空间的虚拟地址再通过页表映射访问到物理地址保证了物理地址的安全。
用压岁钱的例子来解释上述内容。你的压岁钱实际就是物理地址但是中间有父母(页表)的存在所以你确实是知道有那么多钱但是当你用的时候要通过父母的同意如果父母觉得你的要求合理那么就通过你的要求让你拿到钱去买东西。如果要求不合理那么父母将会拒绝你的要求拒绝给你拿钱。 为了保证进程间的独立性
具体可看下面写时拷贝的内容。
5. 写时拷贝
回到我们的第一个代码打印结果的问题可以看到两个值的地址明明一样但是值却不一样。这是为什么呢
是由于进程具有独立性虽然两个进程共享数据但是每个进程都是有独立的进程地址空间和独立的页表。 因为进程有独立性所以先有一个进程改变了global_value的值也不会影响另一个进程的值。这是因为在有一个进程改变值的时候OS会先进行数据拷贝在物理地址上开辟空间拷贝进去然后更改另一个进程页表的映射。 所以这也就是打印结果的时候为什么地址明明一样但是两个进程的数值却不相同是因为操作系统帮进程做了写时拷贝的操作写时拷贝对虚拟地址无影响。所以这也证明了打印出来的并非物理地址而是虚拟地址。
