Linux 内核 内存管理内存映射原理 ② ( 内存映射概念 | 文件映射 | 匿名映射 | 内存映射原理 | 分配虚拟内存页 | 产生缺页异常 | 分配物理内存页 | 共享内存 | 进程内存 )

Posted 2022-04-12 韩曙亮

文章目录

• 一、内存映射概念
• 二、内存映射原理
• • 1、分配虚拟内存页
  • 2、产生缺页异常
  • 3、分配物理内存页
• 三、共享内存
• 四、进程内存段的内存映射类型

一、内存映射概念

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内存映射 概念 : " 内存映射 “ 就是在 进程的 ” 用户虚拟地址空间 " 中 , 创建一个 映射 , " 内存映射 " 有 $2$ 种情况 , ① 文件映射 , ② 匿名映射 ;

• 文件映射 : 有 文件 支持 的 内存映射 , 将 指定文件 的 指定位置 指定大小 的数据 , 映射到 进程 " 用户虚拟地址空间 " 中 , 文件内容直接装载到该 虚拟内存 中 ;
• 匿名映射 : 没有 文件 支持 的 内存映射 , 只是将 " 物理内存空间 “ 映射到 ” 虚拟内存空间 " , 其中的数据是随机值 ;

二、内存映射原理

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1、分配虚拟内存页

分配 虚拟内存页 : 在 Linux 系统中 创建 " 内存映射 “ 时 , 会在 ” 用户虚拟地址空间 “ 中 , 分配一块 ” 虚拟内存区域 " ;

2、产生缺页异常

缺页异常 : Linux 内核在分配 " 物理内存 “ 时 , 采用了 ” 延迟策略 “ , 即进程第一次访问 , 不会立即分配 物理内存 , 而是产生一个 ” 缺页异常 " ;

3、分配物理内存页

分配 物理内存页 : 缺页异常后的 $2$ 种处理策略 ;

• 文件映射 : 对于 " 文件映射 " , 遇到 " 缺页异常 " 后 , 会 分配 " 物理内存页 “ , 并且将 要映射的文件 的 部分数据 读取到 该 ” 物理内存页 " 中 ;
• 匿名映射 : 对于 " 匿名映射 " , 直接分配 " 物理内存页 “ , 并且在 " 页表 “ 中 , 将 ” 虚拟内存页 " 映射到 ” 物理内存页 " ;

三、共享内存

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内存映射 与 共享内存 关系 :

• 文件映射 : 在进程间的 " 共享内存 " 就是使用 共享的 " 文件映射 " 实现的 ;

• 匿名映射 : " 匿名映射 “ 一般是 ” 私有映射 " , 一般不作为 " 共享内存 " 使用 , 如果两个进程之间 共享 匿名映射 , 只能是 父子进程之间 才可以 ;

如果修改了 进程间的 " 共享内存 " 对应的 " 文件映射 " , 修改后不会立刻更新到文件中 , 调用 msync 函数 , 强制同步写入到文件中 ;

四、进程内存段的内存映射类型

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在 进程 的 " 用户虚拟地址空间 " 中 , 不同的 内存段 其 内存映射 类型也是不同的 :

• 代码段 : 私有的 " 文件映射 " ;
• 数据段 : 私有的 " 文件映射 " ;
• 未初始化数据段 : 私有的 " 匿名映射 " ;
• 堆栈 : 私有的 " 匿名映射 " ;

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