【lesson13】进程地址空间收尾

进程地址空间存在的原因

原因一

凡是非法访问或者映射，OS都会识别到，并终止该进程。
例子：

我们会发现我们定义的字符串常量只有只读权限，不能被我们更改。

为什么会这样呢？
因为页表具有读写权限，当一块地址只读的时候就会限制写的权限。

所以我们可以明白所有进程崩溃就是进程退出，也就是OS杀掉了该进程。

因为凡是非法访问或者映射，OS都会识别到，并终止该进程。所以有效的保护了物理内存。

地址空间和页表是OS创建并维护的！也意味着凡是想使用地址空间和页表进行映射，也一定要在OS的监管下来进程访问。

上面也便于保护物理内存中的所有合法数据也包括各个进程，以及内核的相关有效数据。

原因二

因为有地址空间和页表的存在，我们的物理内存中，是不是可以对未来的数据进行任意位置的加载？当然！

物理内存的分配和进程的管理两者之间可以做到没有任何关系。
这样内存管理模块VS进程管理模块就可以完成解耦合。

所以我们在C、C++语言上new，malloc空间的时候，本质是在哪里申请的呢？
本质是在虚拟地址空间上申请的。

如果我们申请了物理地址空间，但不立马使用是不是就造成了空间浪费？
是的！

例子说明：
小明向妈妈拿了200块钱准备第二天去玩具城买玩具，妈妈同意了。小明高高兴兴的去睡觉，等待第二天的到来。这时二叔来了，二叔准备借200块钱他有急用，二叔说明天上午就还回来。于是妈妈就同意了，准备先把钱借给二叔，因为二叔有急用，我们现在并用不到这些钱。

从上面我们可以类比：
钱：物理地址
小明：进程1
二叔：进程2
妈妈：OS（操作系统）

本质上因为有地址空间的存在，所以上层申请空间，其实是在进程地址空间上申请，物理内存甚至可以一个字节都不给！！而真正进程准备进行对物理地址空间访问的时候，OS才会执行内存的相关管理算法，帮助该进程申请内存，构建页表映射关系，然后再让你进程内存访问。

上面的过程是由OS自动完成，用户包括进程完全零感知。

例子：
小明向妈妈拿了200块钱准备第二天去玩具城买玩具，妈妈同意了。小明高高兴兴的去睡觉，等待第二天的到来。半夜二叔来了，小明睡着了。二叔向妈妈借200块钱他有急用，二叔说明天上午就还回来。于是妈妈就同意了，先把钱借给二叔，因为二叔有急用，第二天上午二叔早早的就把200块钱还回来，小明还没睡醒。等小明睡醒了妈妈给了200块钱让小明自己去买。而二叔借钱的事情小明完成不知情。

延迟分配的策略，提高了整机的效率，内存的使用率几乎是百分百。

原因三

因为在物理内存中理论上可以任意位置的加载进程内容和数据，所以物理内存中几乎所有的数据和代码在物理内存中都是乱序的。

但是因为页表的存在，它可以将地址空间上的虚拟地址和物理地址进行映射，那么在进程的视角中所有的内存分布都是有序的！

所以我们可以得出结论：地址空间和页表的存在可以将内存分布有序化！

进程地址空间是OS给进程画的大饼，那么为什么要有进程地址空间？
进程要访问物理内存中的数据和代码，可能目前并没有在物理内存中，同样的也可以让不同的进程映射到不同的而物理内存中。这样子很容易做到进程独立性的实现！

所以进程的独立性可以通过地址空间+页表的方式实现。

因为有地址空间的存在，每个进程都认为自己拥有4GB空间，并且各个区域是有序的，进而可以通过页表映射到不同的区域，来实现进程的独立性。
每个进程并不需要知道彼此之间的存在。

重新理解什么是挂起？

加载的本质就是创建进程，那么是必须非得把所有的程序代码和数据加载到内存中，并创建内核数据结构建立映射关系？并不是的。

==在最极端的情况下，甚至只有内核数据结构被创建了出来。==也就是新建状态，理论上可以实现队程序的分批加载！

既然可以分批加载也可以分批换出，甚至进程短时间不会再被执行，比如阻塞了！进程的数据和代码就会被换出。

页表映射的时候，不仅仅可以映射到物理内存，磁盘中的位置也可以映射。