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下圖是x86_64下linux進程的默認內存佈局形式：
下面逐一分析以上各個地址段的含義。
text 代碼段
代碼段，從虛擬內存地址00400000開始，使用pmap $$可以查看到，這個地址是固定的：
- linux # pmap $$
- 27729: bash
- START SIZE RSS PSS DIRTY SWAP PERM MAPPING
- 00400000 552K 480K 260K 0K 0K r-xp /bin/bash
- 00689000 4K 4K 4K 4K 0K r--p /bin/bash
- 0068a000 20K 20K 20K 20K 0K rw-p /bin/bash
- 0068f000 1420K 1356K 1356K 1356K 0K rw-p [heap]
- 7f4f47b72000 64K 4K 4K 0K 0K r-xp /usr/lib64/gconv/libGB.so
- ……
- 7f4f48c33000 4K 4K 4K 4K 0K rw-p [anon]
- 7fff0f0f1000 84K 20K 20K 20K 0K rw-p [stack]
- 7fff0f1ff000 4K 4K 0K 0K 0K r-xp [vdso]
- ffffffffff600000 4K 0K 0K 0K 0K r-xp [vsyscall]
- Total: 18944K 3256K 2225K 1580K 0K
- 1652K writable-private, 17052K readonly-private, 240K shared, and 3256K referenced
00400000地址段用於存放程序的可執行文件，fork一個子進程，之後調用execve加載可執行文件，execve即將文件加載到該段地址中：
- linux # strace ls
- execve("/bin/ls", ["ls"], [/* 65 vars */]) = 0
- brk(0) =0x618000
- mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f0422e2a000
- ……
data 數據段
數據段用於存放已初始化全局變量。
bss段
該段用於存放全局的、但未初始化的變量。bss段與data段的區別是，編譯時需爲data段分配空間，而bss段不用。數據存放於bss段，減小了可執行程序的文件大小。
heap
堆，c庫中的malloc調用就是從該段獲取內存空間。
memory map
mmap系統調用可將文件映射入進程memory map地址空間。使用pmap $$查看，[heap]下面部分就是mmap區域，對於以上"pmap $$"輸出：
- 7f4f47b72000 64K 4K 4K 0K 0K r-xp /usr/lib64/gconv/libGB.so
bash進程將/usr/lib64/gconv/libGB.so文件映射到以7f4f47b72000開頭的地址段。
使用ldd命令，我們可以看到進程依賴的庫文件，這些庫文件編譯過程中都要關聯到進程的虛擬地址空間：
- linux # ldd /bin/bash
- linux-vdso.so.1 => (0x00007fffc73ff000)
- libreadline.so.5 => /lib64/libreadline.so.5 (0x00007f7effe50000)
- libdl.so.2 => /lib64/libdl.so.2 (0x00007f7effc4c000)
- libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007f7eff8ee000)
- libncurses.so.5 => /lib64/libncurses.so.5 (0x00007f7eff6a6000)
- /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f7f00092000)
stack
存放局部變量，從高地址向低地址生長。
內核代碼中，mm_struct結構用於描述一個進程的地址空間。
vm_area_struct用於描述一段地址，linux提供了/proc/PID/maps接口，我們可以通過該接口查詢某進程的虛擬地址段：
- linux # cat /proc/$$/maps
- 00400000 - 00486000 r-xp 00000000 08:02 18104 /bin/bash
- 00586000 - 00586000 rw-p 00086000 08:02 18104 /bin/bash
- 0058b000 - 0073b000 rw-p 0058b000 00:00 0 [heap]
- 2b7c1ff67000 - 2b7c1ff82000 r-xp 00000000 08:02 12969 /lib64/ld-2.4.so
- ……
- 7fff8ab2d000 - 7fff8ab43000 rw-p 7fff8ab2d000 00:00 0 [stack]
- ffffffffff600000 - ffffffffffe00000 ---p 00000000 00:00 0 [vdso]
c庫中的malloc底層通過mmap或brk實現內存申請。mmap可用於關聯文件到進程的虛擬地址空間，也可用於申請匿名地址空間。
- void *mmap( void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
若指明fd就是關聯文件到虛擬地址空間，沒有指明就是申請匿名地址空間。
brk調用只是增加heap這一段虛擬內存空間，sbrk用於實際的內存申請。
Reference: Chapter 15 - The Process Address Space, Linux kernel development.3rd.Edition
