linux进程的内存与ELF文件

Posted 2022-10-31 新时代城市农民工

一、linux为每个进程分配的虚拟内存

提到进程的内存就是虚拟内存。

1G的内核区域、3G的用户区域，提到进程的内存就是下面这个图，都可以用它进行分析。虚拟内存是为了实现多任务，所以操作系统才引入了它。

二、malloc与new

new是一个关键字，他运行时先创建一个类，底层再调用malloc函数申请相应大小的内存，而malloc是一个函数，申请内存时需要我们告诉其需要内存的大小，malloc底层调用的是brk系统调用。

malloc其实是系统给分配的一个虚拟内存。

申请内存不释放内存会导致内存泄漏，解决内存泄漏可以先判断内存泄漏是什么引起了，是内存池还是非内存池导致的，后面可以通过多进程重启一些进程来解决。

三、可执行文件（ELF文件）

3.1 认识ELF文件

ELF文件格式是一个开放标准，主要有三种类型：可重定位文件、可执行文件、共享目标文件，

可重定位文件：用户和其他目标文件一起创建可执行文件或者共享目标文件。

可执行文件：生成进程映像、载入内存执行。

共享目标文件：用于和其他共享目标文件或者可重定位文件一起生成ELF目标文件或者执行文件一起创建进程映像。

3.2 ELF文件作用

ELF文件比裸的可执行文件多了程序被加载、执行需要的元数据、这些数据都放在文件的头部，他可以告诉调用者通过怎么样的方式可以找到我期望被加载的内存地址。

3.3 ELF文件的的格式

1、ELF文件头：为了达到程序可以被执行的目的，可以通过ELF头部来判断ELF文件是哪种类型（3个中的一个）。

2、程序头表：ELF文件的最终目的就是被加载到内存中，告诉被调用者怎样啊把自己加载到内存，加载到什么位置、拷贝多少内存，头表就是提供这个信息。

3、节（十分重要）：

ELF全称Executable and Linkable Format，除了为被调用者提供加载执行程序的信息，还有一个特点是提供可链接的信息，Section的设计就是为链接器提供这些信息。
手写的汇编源代码可以有自己定义的section，分别用来存放代码或者数据。但高级语言编译后的汇编程序，代码和数据混杂在一起，需要统一整理，可以将可执行的代码放在一个section，未初始化的数据放在一个section，常量放在一个section，最后生成可重定位的对象文件。C源代码中也可以通过__attribute__((section("section_name")))指定变量或者函数放到哪一个section中。链接程序在处理这些文件时，就可以把section当做基本操作单位，将不同对象文件的同类型section放在一起，组成segment，并对segment进行地址绑定，告诉调用者这段segment期望加载到的内存地址。

4、节头表：提供节的相关信息，有的节是用于放代码的、有的是用来放数据的，一节有多长、节在ELF文件的那个位置，这些信息都是由节头表提供的。

3.4 节和段的区别和联系（重要）

后续学习：linux内核分配内存可以利用伙伴算法，对于小于一页（4k）的内存，可以了解一下slab/slub。