进程的内存空间布局

Posted 2020-08-30 penghan

进程的内存布局在结构上是有规律的，具体来说对于 linux 系统上的进程，其内存空间一般可以粗略地分为以下几大段【1】，从高内存到低内存排列：

1、内核态内存空间，其大小一般比较固定（可以编译时调整），但 32 位系统和 64 位系统的值不一样。

2、用户态的堆栈，大小不固定，可以用 ulimit -s 进行调整，默认一般为 8M，从高地址向低地址增长。

3、mmap 区域，进程茫茫内存空间里的主要部分，既可以从高地址到低地址延伸(所谓 flexible layout)，也可以从低到高延伸(所谓 legacy layout)，看进程具体情况【2】【3】。

4、brk 区域，紧邻数据段(甚至贴着)，从低位向高位伸展，但它的大小主要取决于 mmap 如何增长，一般来说，即使是 32 位的进程以传统方式延伸，也有差不多 1 GB 的空间（准确地说是 TASK_SIZE/3 - 代码段数据段，参看 arch/x86/include/asm/processor.h 里的定义)【4】

5、数据段，主要是进程里初始化和未初始化的全局数据总和，当然还有编译器生成一些辅助数据结构等等)，大小取决于具体进程，其位置紧贴着代码段。

6、代码段，主要是进程的指令，包括用户代码和编译器生成的辅助代码，其大小取决于具体程序，但起始位置根据 32 位还是 64 位一般固定(-fPIC, -fPIE等除外【5】)。

以上各段(除了代码段数据段)其起始位置根据系统是否起用 randomize_va_space 一般稍有变化，各段之间因此可能有随机大小的间隔，千言万语不如一幅图（x86-32位下）：

32位下bash进程的示例：

【1】https://access.redhat.com/documentation/en-US/Red_Hat_Enterprise_Linux/5/html/Tuning_and_Optimizing_Red_Hat_Enterprise_Linux_for_Oracle_9i_and_10g_Databases/sect-Oracle_9i_and_10g_Tuning_Guide-Growing_the_Oracle_SGA_to_2.7_GB_in_x86_Red_Hat_Enterprise_Linux_2.1_Without_VLM-Linux_Memory_Layout.html
【2】understanding the linux kernel, page 819, flexible memory region layout: https://books.google.com.hk/books?id=h0lltXyJ8aIC&pg=PT925&lpg=PT925&dq=linux+flexible+memory&source=bl&ots=gO7rIYb8HR&sig=pirB5pswdHFHSljy57EksxS3ABw&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjpkfa-2_rRAhVGFJQKHcETDSUQ6AEITDAH#v=onepage&q=linux%20flexible%20memory&f=false
【3】https://gist.github.com/CMCDragonkai/10ab53654b2aa6ce55c11cfc5b2432a4
【4】http://lxr.free-electrons.com/source/arch/x86/include/asm/processor.h#L770
【5】https://access.redhat.com/blogs/766093/posts/1975793