上一節(jié)我們提到過父子進(jìn)程的一個概念：父子進(jìn)程代碼共享，數(shù)據(jù)各自開辟空間。

因?yàn)樽舆M(jìn)程從父進(jìn)程的PCB中拷貝了數(shù)據(jù)，所以它的代碼、數(shù)據(jù)以及運(yùn)行的位置，都與父進(jìn)程一模一樣。但是為什么這個代碼是無法修改的？為什么又需要再各自開辟空間呢？Linux是如何實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制以及空間映射的呢？

我們用這段代碼進(jìn)行試驗(yàn)

#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<stdlib.h>int val = 0;int main() {pid_t id = fork();if(id == 0){val = 100;//子進(jìn)程printf("子進(jìn)程pid:[%d] val:[%d] val地址：[%p]\n", getpid(), val, &val);}else if(id > 0){//父進(jìn)程sleep(3);printf("父進(jìn)程pid:[%d] val:[%d] val地址：[%p]\n", getpid(), val, &val);}return 0;}

我們利用一個全局變量val,看看修改子進(jìn)程中的變量val,父進(jìn)程會不會發(fā)生變化，他們的地址又是否相同。

因?yàn)樽舆M(jìn)程運(yùn)行的位置和父進(jìn)程一樣，所以先讓父進(jìn)程睡眠一會，讓子進(jìn)程先修改

奇怪的事情發(fā)生了，明明子進(jìn)程已經(jīng)修改了val,但是父進(jìn)程的卻沒變，同時明明父子進(jìn)程中全局變量val的大小都不一樣，發(fā)生了變化，但是他們的地址確還是一樣的，這就有些不符合邏輯了，因?yàn)橐粋€地址中不可能有兩個同名的變量。

這里就讓我們確定了一件事情，我們在代碼中所看到的地址，并不是真正的地址。

這就引入了程序地址空間的概念。

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進(jìn)程地址空間

程序是不占用內(nèi)存的，它只是一個沒有生命的實(shí)體， 只有運(yùn)行起來的程序（進(jìn)程）才會被加載到內(nèi)存中，這才會占用內(nèi)存。

地址：地址就是對內(nèi)存單元的編號，通過這個編號來訪問數(shù)據(jù)。

從上面的例子我們發(fā)現(xiàn)，代碼中看到地址并不是真正的內(nèi)存地址，而是虛擬內(nèi)存地址。

為什么要創(chuàng)建這樣一個虛擬的內(nèi)存地址呢？

操作系統(tǒng)為了不讓進(jìn)程直接訪問物理內(nèi)存，通過mm_struct結(jié)構(gòu)體來為進(jìn)程描述了一個虛擬的，連續(xù)的，完整的地址空間（只有編號，無法存儲），也就是我們所說的虛擬地址空間。

為什么不讓進(jìn)程直接訪問物理內(nèi)存呢？

假設(shè)我們內(nèi)存中有6m的空間，其中已經(jīng)存入了3m，這時我們想再存入一個3m，但是問題來了，因?yàn)槲锢砜臻g還剩下的3m是不連續(xù)，所以這時會再找一個連續(xù)的空間來存儲這個3m。這樣就造成了內(nèi)存的大量浪費(fèi)。

還有這樣一種情況。
當(dāng)幾個進(jìn)程同時訪問物理內(nèi)存時，各進(jìn)程的操作可能會產(chǎn)生沖突，可能會產(chǎn)生無法預(yù)料的后果。缺乏訪問控制的內(nèi)存是非常不安全的。

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頁表

操作系統(tǒng)再引入虛擬地址空間的時候還引入了一種東西，叫做頁表。

通過頁表來映射虛擬地址和物理地址的關(guān)系。

• 通過在虛擬地址來使數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)的存儲，然后再通過頁表映射到物理內(nèi)存上，來實(shí)現(xiàn)離散式的存儲，提高了內(nèi)存的利用率。

• 同時頁表可以針對某個地址設(shè)置訪問權(quán)限，讓某個地址設(shè)置為只讀，通過這種方法來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的訪問控制。

• 為了能夠使進(jìn)程具有獨(dú)立性，彼此之間不會相互干預(yù)，每一個進(jìn)程都會有它自己的頁表和虛擬地址空間。

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回到最開始的問題。

為什么父子進(jìn)程的代碼相同，且無法修改？
：因?yàn)橥ㄟ^頁表將代碼段的權(quán)限設(shè)置為只讀，所以無法修改。

為什么父子進(jìn)程數(shù)據(jù)各自開辟空間？
:其實(shí)父子進(jìn)程一開始物理地址和虛擬地址都是相同的，但是當(dāng)任意一個進(jìn)程中數(shù)據(jù)發(fā)生變化的時候，這個時候操作系統(tǒng)會找到另外一塊物理空間，將數(shù)據(jù)全部拷貝過去給發(fā)生修改的進(jìn)程使用，并且修改原來的物理空間的權(quán)限，使原來的物理空間給另一個進(jìn)程使用。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 进程(二) 进程地址空间的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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