Linux 进程和线程 内存访问以及调度

进程和线程我们先从 Linux 的进程谈起，操作系统要运行一个可执行程序，首先要将程序文件加载到内存，然后 CPU 去读取和执行程序指令，而一个进程就是“一次程序的运行过程”，内核会给每一个进程创建一个名为task_struct的数据结构，而内核也是一段程序，系统启动时就被加载到内存中了。

[root@docker ~]# ls /boot/
config-3.10.0-693.el7.x86_64  grub2                                                    initramfs-4.19.20-1.el7.x86_64.img  System.map-3.10.0-693.el7.x86_64                   vmlinuz-3.10.0-693.el7.x86_64
config-4.19.20-1.el7.x86_64   initramfs-0-rescue-b2942a79696a4216b528ab0e9c10f754.img  initrd-plymouth.img                 System.map-4.19.20-1.el7.x86_64                    vmlinuz-4.19.20-1.el7.x86_64
efi                           initramfs-0-rescue-ebe1e1e21734302f83dc1a22a78a1851.img  symvers-3.10.0-693.el7.x86_64.gz    vmlinuz-0-rescue-b2942a79696a4216b528ab0e9c10f754
grub                          initramfs-3.10.0-693.el7.x86_64.img                      symvers-4.19.20-1.el7.x86_64.gz     vmlinuz-0-rescue-ebe1e1e21734302f83dc1a22a78a1851

 进程在运行过程中要访问内存，而物理内存是有限的，比如 16GB，那怎么把有限的内存分给不同的进程使用呢？跟 CPU 的分时共享一样，内存也是共享的，Linux 给每个进程虚拟出一块很大的地址空间，比如 32 位机器上进程的虚拟内存地址空间是 4GB，从 0x00000000 到 0xFFFFFFFF。

但这 4GB 并不是真实的物理内存，而是进程访问到了某个虚拟地址，如果这个地址还没有对应的物理内存页，就会产生缺页中断，分配物理内存，MMU（内存管理单元）会将虚拟地址与物理内存页的映射关系保存在页表中，再次访问这个虚拟地址，就能找到相应的物理内存页。每个进程的这 4GB 虚拟地址空间分布如下图所示：