程序的内存空间

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一：内核空间和用户空间

Linux的虚拟地址空间范围是0~4G,linux内核将这4G空间分为两部分，将最高的1G字节（从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF）供内核使用，称为“内核空间”。而将较低的3G字节（从虚拟地址0X00000000到0xBFFFFFFFF）供各个进程使用，称为“用户空间”。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核由系统内的所有进程共享。于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间
每个进程的用户空间都是完全独立，互不相干，用户进程各自有不同的页表。而内核空间是有内核负责映射的，不随进程改变，是固定的。内核空间有自己对应的页表；
这里指的32位内核地址空间划分，64位内核地址空间是不同的
进程空间分布

1.1:内核空间

linux内核在启动的时候会打印出内核空间的布局图：
init/mian.c:
start_kernel->mm_init->mem_init

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Memory: 996228K/1048576K available (9216K kernel code, 1381K rwdata, 2940K rodata, 1024K init, 397K bss, 44156K reserved, 8192K cma-reserved, 253952K highmem)
[    0.000000] Virtual kernel memory layout:
[    0.000000]     vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)
[    0.000000]     fixmap  : 0xffc00000 - 0xfff00000   (3072 kB)
[    0.000000]     vmalloc : 0xf0800000 - 0xff800000   ( 240 MB)
[    0.000000]     lowmem  : 0xc0000000 - 0xf0000000   ( 768 MB)
[    0.000000]     pkmap   : 0xbfe00000 - 0xc0000000   (   2 MB)
[    0.000000]     modules : 0xbf000000 - 0xbfe00000   (  14 MB)
[    0.000000]       .text : 0xc0008000 - 0xc0a00000   (10208 kB) //代码段
[    0.000000]       .init : 0xc0e00000 - 0xc0f00000   (1024 kB)  //init段 包含了大部分模块的初始化数据
[    0.000000]       .data : 0xc0f00000 - 0xc1059518   (1382 kB)  //数据段的起始和结束地址，保存大部分内核的变量
[    0.000000]        .bss : 0xc105b000 - 0xc10be54c   ( 398 kB)  //BSS段的开始和结束地址，包含初始化为0的所有静态全局变量
[    0.000000] SLUB: HWalign=64, Order=0-3, MinObjects=0, CPUs=4, Nodes=1

内核空间

内核空间分为三部分：ZONE_DMA(16M),ZONE_NORMAL(16~896),ZONE_HIGMEM(896~1G),高端内存
内核地址空间分为物理内存映射区，虚拟内存分配区，高端页面映射区，专用页面映射区保留区
内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中，虽然内核空间占据了每个虚拟空间的最高1GB字节，但映射到物理内存却总是从最低（0X00000000），另外，使用虚拟地址可以很好的保护内核空间不被破坏，虚拟地址到物理地址转换过程中有操作系统和CPU共同完成
内核空间是持续存在的，并且在所有进程中都映射到同样的物理内存，内核代码和数据总是可寻址的，随时准备处理中断和系统调用。

1.2:用户空间分布

程序段（Text）:程序代码在内存中的映射，存放函数体的二进制代码。
初始化过的数据（Data）:在程序运行初已经对变量进行初始化的数据
未初始化过的数据（BSS）:在程序运行初未对变量进行初始化的数据
栈（Stack）：存储局部，临时变量，函数调用时，存储函数的返回指针，用于控制函数的调用和返回。在程序块开始时自动分配内存，结束时自动释放内存，其操作方式类似于结构中的栈；
堆（Heap）：存储动态内存分配，需要程序员手工分配，手工释放；

三：内存溢出，内存泄漏，内存越界，缓存区溢出，栈溢出

内存溢出：要求分配的内存超出了系统能给予的
内存越界：申请了一块内存，在使用这块的时候，超出了你申请的范围
缓冲区溢出：当计算机向缓冲区填充区内填充数据位数

参考资料：
linux用户空间与内核空间——高端内存详解
ARM架构内核启动分析-head.S(1.1).vmlinux.lds链接脚本分析