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Linux操作系統采用虛擬內存管理技術，使得每個進程都有各自互不干涉的進程地址空間。該地址空間是大小為4GB的線性虛擬空間，用戶所看到和接觸到的都是該虛擬地址，無法看到實際的物理內存地址。利用這種虛擬地址不但能起到保護操作系統的效果（用戶不能直接訪問物理內存），而且更重要的是，用戶程序可以使用比實際物理內存更大的地址空間。
4GB的進程地址空間會被分成兩個部分：用戶空間與內核空間。用戶地址空間是從0到3GB（0xC0000000），內核地址空間占據3GB到4GB。用戶進程在通常情況下只能訪問用戶空間的虛擬地址，不能訪問內核空間的虛擬地址。只有用戶進程使用系統調用（代表用戶進程在內核態執行）時可以訪問到內核空間。每當進程切換時，用戶空間就會跟著變化；而內核空間由內核負責映射，它并不會跟著進程改變，是固定的。內核空間地址有自己對應的頁表，用戶進程各自有不同的頁表。每個進程的用戶空間都是完全獨立、互不相干的。進程的虛擬內存地址空間如圖3.3所示，其中用戶空間包括以下幾個功能區域。
● 只讀段：包含程序代碼（.init和.text）和只讀數據（.rodata）。
● 數據段：存放的是全局變量和靜態變量。其中可讀可寫數據段（.data）存放已初始化的全局變量和靜態變量，BSS數據段（.bss）存放未初始化的全局變量和靜態變量。
● 堆：由系統自動分配釋放，存放函數的參數值、局部變量的值、返回地址等。
● 堆棧：存放動態分配的數據，一般由程序員動態分配和釋放。若程序員不釋放，程序結束時可能由操作系統回收。
● 共享庫的內存映射區域：這是Linux動態鏈接器和其他共享庫代碼的映射區域。
圖3.3 進程的虛擬內存地址空間
由于在Linux系統中每一個進程都會有/proc文件系統下與之對應的一個目錄（如將init進程的相關信息在/proc/1目錄下的文件中描述），因此通過proc文件系統可以查看某個進程的地址空間的映射情況。例如，運行一個應用程序（示例中的可運行程序是在/home/david/project/目錄下的test文件），如果它的進程號為13703，則輸入“cat /proc/13703/maps”命令，可以查看該進程的內存映射情況，其結果如下：
$ cat /proc/13703/maps
/* 只讀段：代碼段、只讀數據段 */
08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 876817 /home/david/project/test
08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 876817 /home/david/project/test
/* 可讀寫數據段 */
0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 876817 /home/david/project/test
0804b000-0804c000 rw-p 0804b000 00:00 0
08502000-08523000 rw-p 08502000 00:00 0 [heap] /* 堆 */
b7dec000-b7ded000 rw-p b7dec000 00:00 0
/* 動態共享庫 */
b7ded000-b7f45000 r-xp 00000000 08:01 541691
/lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so
b7f45000-b7f47000 r--p 00158000 08:01 541691
/lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so
b7f47000-b7f48000 rw-p 0015a000 08:01 541691
/lib/tls/i686/cmov/libc-2.8.90.so
b7f48000-b7f4b000 rw-p b7f48000 00:00 0
b7f57000-b7f5a000 rw-p b7f57000 00:00 0
/* 動態鏈接器 */
b7f5a000-b7f74000 r-xp 00000000 08:01 524307 /lib/ld-2.8.90.so
b7f74000-b7f75000 r-xp b7f74000 00:00 0 [vdso]
b7f75000-b7f76000 r--p 0001a000 08:01 524307 /lib/ld-2.8.90.so
b7f76000-b7f77000 rw-p 0001b000 08:01 524307 /lib/ld-2.8.90.so
bff61000-bff76000 rw-p bffeb000 00:00 0 [stack] /* 堆棧 */
本文選自華清遠見嵌入式培訓教材《從實踐中學嵌入式Linux應用程序開發》
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