Linux内核探讨-- 第七章

本文是个人分析《Linux内核设计与实现》而写的总结，欢迎转载，请注明出处：

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      第七章--进程地址空间

      内核运行在内核地址空间中，相应的，用户程序需要运行，肯定也需要地址空间，这其实是属于资源的。进程运行在自己的地址空间中，进程描述符中有指向这一地址的指针。线程没有自己独立的地址空间，所以，它和进程共享地址空间，也就是说线程的地址空间字段也是指向它所在进程的地址空间。

      1.地址空间

      内存区域也称为虚拟内存区域，它包含多个不同的内存对象。

      代码段：可执行文件的内存映射

      数据段：可执行文件已初始化的全局变量的内存映射

      bss 段：可执行文件未初始化的全局变量的内存映射

      进程的用户空间栈的零页内存映射

      共享库的代码段，数据段和bss段也会包含在进程的地址空间中

      。。。。。。

      2.内存描述符

      为了更好的理解进程的地址空间，首先贴出它的数据结构，之后再简单的介绍其中的字段。

struct mm_struct
{
    struct vm_area_struct *mmap;     //list of VMA
    rb_root_t mm_rb;                     //指向vma段红黑树的指针
    struct vm_area_struct *mmap_cache;   //last find_vma result  存储上一次查询的操作的结果
    pgd_t *pgd;                            //进程页目录的起始地址
    atomic_t mm_users;                    //how many users with user space
    atomic_t mm_count;                    //how many reference to "struct mm_struct"
    int map_count;                        //Number of VMA
    struct rw_semaphore mmap_sem;        //对mmap操作的互赤信号量
    spinlock_t page_table_lock;            //Protects task page tables and mm->rss
    struct list_head mmlist;            //list of all active mm's. These are globally together off init_mm.mmlist,and are protected by mmlist_lock
    unsigned long start_code,end_code,start_data,end_data;
    unsigned long start_brk,brk,start_stack;
    unsigned long arg_start,arg_end,env_start,env_end;
    unsigned long rss,total_vm,locked_vm;     //rss进程内容驻留在物理内存的页面地址
    unsigned long def_flags;
    unsigned long cpu_vm_mask;
    unsigned long swap_address;     //页面换出过程用到交换空间地址

    unsigned dumpable:1;
    //Architecture-specific MM context
    mm_context_t context;                //存放着当前进程使用的段起始地址
};

从中我们可以看出，进程中确实包含了代码段，数据段，bss端，栈等内存区域。对于每一个内存区域，都有着一致的属性描述，例如，映射的物理内存，权限（可读，可写，可执行）等。

      3.mm_struct 和内核线程

      由于内核线程不会访问用户的地址空间，所以，它并不存在地址空间，但是这个字段又不能为空，所以，为了效率，Linux的设计方案是一旦内核线程执行，那么它就用前一个执行进程的地址空间字段，这当然包含了进程的页表,内核线程虽然不会访问用户地址空间，但是仍然需要与内核交互。