了解Linux内核如何管理一个进程的内存

Posted 2023-01-26 bcbobo21cn

Linux 进程在内核中是作为进程描述符 task_struct （它是在 Linux 中描述进程完整信息的一种数据结构）的实例来实现的。在 task_struct 中的 mm 域指向到内存描述符，mm_struct 是一个程序在内存中的执行摘要，

如图，它保存了起始和结束内存段，进程使用的物理内存页面的 数量（RSS 常驻内存大小Resident Set Size ）、虚拟地址空间使用的 总数量、以及其它片断。

在内存描述符中，我们可以获悉它有两种管理内存的方式：虚拟内存区域集和页面表。

每个虚拟内存区域（VMA）是一个连续的虚拟地址范围；这些区域绝对不会重叠。一个 vm_area_struct 的实例完整地描述了一个内存区域，包括它的起始和结束地址，flags 决定了访问权限和行为，并且 vm_file 域指定了映射到这个区域的文件（如果有的话）。......

一个程序的 VMA 在内存描述符中是作为 mmap 域的一个链接列表保存的，以起始虚拟地址为序进行排列，并且在 mm_rb 域中作为一个 红黑树 的根。红黑树允许内核通过给定的虚拟地址去快速搜索内存区域。在你读取文件 /proc/pid_of_process/maps 时，内核只是简单地读取每个进程的 VMA 的链接列表并显示它们。

在 Windows 中，EPROCESS 块大致类似于一个 task_struct 和 mm_struct 的结合。在 Windows 中模拟一个 VMA 的是虚拟地址描述符，或称为 VAD；它保存在一个 AVL 树 中。