Linux下的进程内存结构

虚拟内存管理

Linux操作系统采用虚拟内存管理技术，使得每个进程都有独立的地址空间，该地址空间大小为4GB的线性虚拟空间，用户所看到和接触到的都是该虚拟地址，无法看到实际的物理内存地址。利用这种虚拟地址不但更安全（用户不能直接访问物理内存），而且用户程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间。

虚拟空间

4GB的进程地址空间会被分成两部分———用户空间和内核空间。用户地址空间是0~3GB（0xC0000000），内核地址空间占据 3~4GB，用户进程在通常情况下只能访问用户空间虚拟地址，不能访问内核空间的虚拟地址，只有用户进程使用系统调用（代表用户进程在内核态执行）时才会访问到内核空间。每当进程切换，用户空间就会跟着变化；而内核空间是由内核负责映射，它不会跟着变化，是固定的。内核空间地址有自己对应的页表，用户进程有着各自不同的页表，每个进程的用户空间都是完全独立的，互不相干。进程的虚拟内存地址空间如图（进程地空间的分布）。

内核虚拟内存
堆栈
↓
Linux动态链接器
共享库的内存映射区域
↑
堆
数据段（.data、.bss）
只读段（.init、.text、.rodata）

段

用户空间包括以下几个功能区域（通常称为“段”）

只读段 ，具有只读属性，包含程序代码（.init和.text）和只读数据（.rodata）；
数据段，存放的是全局变量和静态变量，其中初始化数据段存放在显示初始化的全局变量和静态变量，未初始化数据段，此段通常被称为BBS段，存放未进行显示初始化的全局变量和静态变量。
栈，由系统自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值、返回地址等。
堆存放动态分配的数据，一般由程序员动态分配和释放，若程序员不释放，程序结束可能由系统自动回收。
共享库的内存映射区域，这是Linux动态链接器和其他共享库代码的映射区域。

因为在Linux系统每个进程都会有“/proc”文件系统下的与之对应的一个目录，例如init进程相关信息存放在“/proc/1”目录下。因此可以通过proc文件系统查看某个进程的地址空间的映射情况。