基本介紹
- 中文名：虛擬記憶體空間
- 外文名：virtual memory area
- 稱作：稱作線性區
- 描述：表示一個線性區間
虛擬記憶體空間（virtual memory area,VMA），也稱作線性區。
從user process 角度來說明的話，VMA 是 user process 里一段 virtual address space 區塊；virtual address space 是連續的記憶體空間，當然VMA也會是連續的空間。VMA 對 Linux 的主要好處是，可以使記憶體的使用更有效率，並且更容易管理 user process address space。
每個線性區描述符表示一個線性區間。進程所擁有的線性區從來不重疊，並且核心盡力把新分配的線性區與相鄰的現有線性區進行合併。如果兩個相鄰線性區的訪問許可權匹配，就把它們合併在一起。為了存放進程的線性區，Linux既使用了鍊表（查找鍊表的時間複雜度是O（n）），也使用了紅黑樹（查找紅黑樹的時間複雜度是O（logn））。這兩種數據結構包含指向同一線性區描述符的指針，當插入或刪除一個線性區描述符時，核心通過紅黑樹搜尋前後元素，並用搜尋結果快速更新鍊表而不用掃描鍊表。
其數據結構（參考自linux-2.6.11.11/include/linux/mm.h）如下：
structvm_area_struct{structmm_struct*vm_mm;/*Theaddressspacewebelongto.*/unsignedlongvm_start;/*Ourstartaddresswithinvm_mm.*/unsignedlongvm_end;/*Thefirstbyteafterourendaddresswithinvm_mm.linkedlistofVMareaspertask,sortedbyaddress*/structvm_area_struct*vm_next;pgprot_tvm_page_prot;/*AccesspermissionsofthisVMA.*/unsignedlongvm_flags;/*Flags,listedbelow.*/structrb_nodevm_rb;/*Forareaswithanaddressspaceandbackingstore,linkageintotheaddress_space->i_mmappriotree,orlinkagetothelistoflikevmashangingoffitsnode,orlinkageofvmaintheaddress_space->i_mmap_nonlinearlist.*/union{struct{structlist_headlist;void*parent;/*alignswithprio_tree_nodeparent*/structvm_area_struct*head;}vm_set;structraw_prio_tree_nodeprio_tree_node;}shared;/**Afile'sMAP_PRIVATEvmacanbeinbothi_mmaptreeandanon_vma*list,afteraCOWofoneofthefilepages.AMAP_SHAREDvma*canonlybeinthei_mmaptree.AnanonymousMAP_PRIVATE,stack*orbrkvma(withNULLfile)canonlybeinananon_vmalist.*/structlist_headanon_vma_node;/*Serializedbyanon_vma->lock*/structanon_vma*anon_vma;/*Serializedbypage_table_lock*//*Functionpointerstodealwiththisstruct.*/structvm_operations_struct*vm_ops;/*Informationaboutourbackingstore:*/unsignedlongvm_pgoff;/*Offset(withinvm_file)inPAGE_SIZEunits,*not*PAGE_CACHE_SIZE*/structfile*vm_file;/*Filewemapto(canbeNULL).*/void*vm_private_data;/*wasvm_pte(sharedmem)*/unsignedlongvm_truncate_count;/*truncate_countorrestart_addr*/#ifndefCONFIG_MMUatomic_tvm_usage;/*refcount(VMAssharedif!MMU)*/#endif#ifdefCONFIG_NUMAstructmempolicy*vm_policy;/*NUMApolicyfortheVMA*/#endif};進程的vm_mm連結著屬於該進程的所有線性區間，如果CPU要訪問的地址（虛擬地址）不屬於任何一個線性區（即addrss不在任何一個線性區的vm_start~vm_end內，典型錯誤就是訪問了NULL指針指向的地址），就會產生段錯誤。
