一个真实的FreeBSD进程的地址空间的探察分析

  
一个真实的FreeBSD进程的地址空间的探察分析
雨丝风片：chinaunix.net
为了形象地描述一个真实的FreeBSD进程的地址空间的组织结构，我写了一个简单的程序，然后使用FreeBSD的kvm接口探察组成它的虚拟地址空间的数据结构，希望通过形象的图示和对真实数据的分析来讲述相关的知识，以便和代码阅读、分析形成有效互补。内核空间原是一篇漆黑，一切都只能停留在由内核源代码产生的想象中。现在有了kvm这个手电筒，就可以借着这点亮光探索前进了。希望大家能够多提意见和问题，多指出方向，以便我们能探索出更大的未知领域。
参考文献：
【FreeBSD操作系统设计与实现】第五章：Memory Management
【FreeBSD虚存系统splay树的基本原理】
【FreeBSD虚存系统splay树的代码分析】
【使用kvm接口探察内核空间的方法】
作为测试进程的小程序很简单：
CODE:
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      1    int main(void)
      2    {
      3        for(;;)
      4            ;
      5    }一旦运行，这个进程便会陷入无限循环中，处于一种相对静止的状态，方便我们使用kvm接口对其进行探察。我们从描述其地址空间的vmspace结构体开始，把vm_map结构体和描述其地址空间中的连续区域的所有vm_map_entry结构体的内容都打印了出来，如下图1所示：

图1 一个真实进程的地址空间的组成结构图示
图1中蓝色小方块就是vm_map_entry结构体，除了位于vm_map结构体中的一个是用来作为头节点之外，实际用来描述测试进程地址空间的vm_map_entry结构体共有11个，它们分别表示地址空间中的一段连续区域。这11个vm_map_entry结构体是按照splay树的形态绘制的，树中的左右孩子指针在图1中用黑色箭头表示。我们知道，vm_map_entry结构体除了组织成splay树之外，还组织成了一个双向循环链表，其中，prev指针在图1中用红色箭头表示，而next指针则用蓝色箭头表示。注意，vm_map结构体里面的header也是这个双向循环链表中的一员。
图1中下方的方块分别给出了每个vm_map_entry结构体所表示的内存区域的大小，地址相邻的vm_map_entry结构体画在一排，我们可以看出，地址空间实际上由三大块组成。
下面我们来看看所打印出来的每个数字的实际含义。
首先来看看vmspace结构体：
CODE:
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    space.vm_swrss = 0
    space.vm_tsize = 1
    space.vm_dsize = 1
    space.vm_ssize = 32

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