当前位置：首页 > news >正文

深入解析操作系统进程控制：从地址空间到实战应用

news 来源：原创 2025/8/16 2:26:56

引言

想象这样一个场景：

你的游戏本同时运行着《赛博朋克2077》、Chrome浏览器和Discord语音
突然游戏崩溃，但其他应用依然正常运行
此时你打开任务管理器，发现游戏进程已经消失，但内存占用却未完全释放

这背后涉及的关键机制就是进程控制，而理解进程地址空间的管理是掌握进程控制的核心。本文将深入探讨进程地址空间的原理、管理机制及其在实际开发中的应用。

一、进程地址空间：虚拟内存的具象化

1. 地址空间布局（以Linux x86_64为例）

0x0000000000000000 - 0x00007fffffffffff 用户空间（128TB）0x0000000000400000 - 0x0000000000401fff 代码段（.text）0x0000000000600000 - 0x0000000000601fff 数据段（.data）0x00007ffffffde000 - 0x00007fffffffffff 栈空间
0xffff800000000000 - 0xffffffffffffffff 内核空间（128TB）

2. 关键内存区域

区域类型	说明	典型属性
代码段（Text）	存储可执行指令	只读、可执行
数据段（Data）	全局变量和静态变量	读写
BSS段	未初始化的全局变量	读写
堆（Heap）	动态内存分配（malloc/new）	读写、向上增长
栈（Stack）	函数调用、局部变量	读写、向下增长
内存映射区	文件映射、共享库	可读写、可执行

二、进程控制原语与地址空间

1. 进程创建与地址空间

3. 进程等待与地址空间检查

理解进程地址空间的运作原理，不仅有助于编写高效、安全的程序，更能深入洞察操作系统的设计哲学。下次当你调用malloc或mmap时，不妨思考：这个简单的API背后，隐藏着怎样的内存管理艺术？

Unix/Linux：fork()复制父进程地址空间

pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {  // 子进程printf("Child process at %p\n", &pid);
} else {         // 父进程printf("Parent process at %p\n", &pid);
}

Windows：CreateProcess()创建新地址空间

STARTUPINFO si = { sizeof(si) };
PROCESS_INFORMATION pi;
CreateProcess(NULL, "notepad.exe", NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, &si, &pi);

2. 进程终止与内存释放

正常终止：exit()释放所有内存映射
异常终止：内核回收未释放资源

Unix/Linux：wait()检查子进程退出状态

int status;
waitpid(pid, &status, WUNTRACED);
if (WIFEXITED(status)) {printf("Child exited with code %d\n", WEXITSTATUS(status));
}

三、进程间通信（IPC）与地址空间

1. 共享内存

Unix/Linux：shmget() / shmat()

int shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, 0666);
char *data = (char*)shmat(shmid, NULL, 0);
sprintf(data, "Hello from PID %d", getpid());
shmdt(data);

Windows：CreateFileMapping() / MapViewOfFile()

HANDLE hMapFile = CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, PAGE_READWRITE, 0, 1024, L"SharedMemory");
LPVOID pBuf = MapViewOfFile(hMapFile, FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, 1024);
sprintf((char*)pBuf, "Hello from PID %d", GetCurrentProcessId());
UnmapViewOfFile(pBuf);

2. 内存映射文件

Unix/Linux：mmap()

int fd = open("data.bin", O_RDWR);
void *addr = mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

四、多环境实战：进程地址空间操作指南

1. Linux系统（终端操作）

# 查看进程内存映射
cat /proc/$PID/maps# 示例输出
00400000-00401000 r-xp 00000000 08:01 393217     /bin/cat
00600000-00601000 r--p 00000000 08:01 393217     /bin/cat
00601000-00602000 rw-p 00001000 08:01 393217     /bin/cat

2. Windows系统（PowerShell）

# 获取进程内存信息
Get-Process -Name "notepad" | Select-Object -ExpandProperty Modules

五、高级话题与性能优化

1. 大页（Huge Pages）优化

原理：使用2MB/1GB大页减少TLB miss

配置：

# 预留大页内存
echo 1024 > /proc/sys/vm/nr_hugepages# 程序中使用
mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS|MAP_HUGETLB, -1, 0);

2. 地址空间随机化（ASLR）

作用：增加漏洞利用难度

控制：

# 查看ASLR设置
cat /proc/sys/kernel/randomize_va_space# 关闭ASLR（仅用于调试）
echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/randomize_va_space

3. 内存压缩（Zswap/Zram）

原理：将不常用页面压缩存储
配置：
```
# 启用Zswap
echo 1 > /sys/module/zswap/parameters/enabled
```
六、性能对比实验

测试场景：
在64GB内存服务器上运行内存密集型应用

配置项执行时间 TLB miss率内存占用
默认4KB页 12m34s 3.2% 48GB
启用2MB大页 9m21s 0.8% 46GB
启用Zswap压缩 11m02s 3.1% 32GB
ASLR关闭（仅调试） 12m30s 3.2% 48GB

结语

进程地址空间是现代操作系统的基石之一，它：
为每个进程提供独立的虚拟内存视图
通过页表机制实现高效的地址翻译

配置项	执行时间	TLB miss率	内存占用
默认4KB页	12m34s	3.2%	48GB
启用2MB大页	9m21s	0.8%	46GB
启用Zswap压缩	11m02s	3.1%	32GB
ASLR关闭（仅调试）	12m30s	3.2%	48GB

深入解析操作系统进程控制：从地址空间到实战应用

引言想象这样一个场景： 你的游戏本同时运行着《赛博朋克2077》、Chrome浏览器和Discord语音突然游戏崩溃，但其他应用依然正常运行此时你打开任务管理器，发现游戏进程已经消失，但内存占用却未完全释放这背后涉及的关键机制…...

编程日记 2025/8/16 2:26:56

网络空间安全（33）MSF漏洞利用

前言 Metasploit Framework（简称MSF）是一款功能强大的开源安全漏洞利用和测试工具，广泛应用于渗透测试中。MSF提供了丰富的漏洞利用模块，允许安全研究人员和渗透测试人员利用目标系统中的已知漏洞进行攻击。一、漏洞利用模块&…...

编程日记 2025/8/13 21:34:23

《Electron 学习之旅：从入门到实践》

前言 Electron 简介 Electron 是由 GitHub 开发的一个开源框架，基于 Chromium 和 Node.js。它允许开发者使用 Web 技术（HTML、CSS、JavaScript）构建跨平台的桌面应用程序。 Electron 的优势跨平台：支持 Windows、macOS 和 Linux…...

编程日记 2025/8/11 13:36:50

通达信软件+条件选股+code

在通达信软件中，你的选股公式需要放在 "公式管理器" 的 "条件选股公式" 分类中。以下是详细操作步骤：一、打开公式管理器打开通达信软件，按快捷键 Ctrl + F （或点击顶部菜单栏："公式" → "公式管理器"）二、创建新公式选择分…...

编程日记 2025/8/16 2:24:49

【2025】基于springboot+vue的汽车销售试驾平台（源码、万字文档、图文修改、调试答疑）

基于 Spring Boot Vue 的汽车销售试驾平台通过整合前后端技术，实现了汽车销售和试驾预约的信息化和智能化。系统为管理员和用户提供了丰富的功能，提升了客户体验和销售效率，增强了数据分析能力，为汽车销售行业的发展提供了新的途…...

编程日记 2025/8/16 2:24:49

Spring Web MVC入门

一、什么是SpringMVC 首先，MVC是一种架构设计模式，也是一种思想，而SpringMVC是对MVC思想的具体实现，除此之外，SpringMVC还是一个Web框架。总的来说，SpringMVC就是一个实现MVC模式的Web框架。而MVC可以…...

编程日记 2025/8/13 19:08:50

5G核心网实训室搭建方案：轻量化部署与虚拟化实践

5G核心网实训室随着5G技术的广泛应用，行业对于5G核心网人才的需求日益增长。高校、科研机构和企业纷纷建立5G实训室，以促进人才培养、技术创新和行业应用研究。IPLOOK凭借其在5G核心网领域的深厚积累，提供了一套高效、灵活的5G实训室搭建方…...

编程日记 2025/8/14 10:55:12

IMX6ULL学习整理篇——Linux驱动开发的基础2 老框架的一次实战：LED驱动

IMX6ULL学习整理篇——Linux驱动开发的基础2 老框架的一次实战：LED驱动在上一篇博客中，我们实现了从0开始搭建的字符设备驱动框架，但是这个框架还是空中楼阁，没有应用，很难说明我们框架的正确性。这里&#xff0c…...

编程日记 2025/8/16 2:22:54

网络空间安全（32）Kali MSF基本介绍

前言 Metasploit Framework（简称MSF）是一款功能强大的开源安全漏洞检测工具，被广泛应用于渗透测试中。它内置了数千个已知的软件漏洞，并持续更新以应对新兴的安全威胁。MSF不仅限于漏洞利用，还包括信息收集、漏洞探测和…...

编程日记 2025/8/16 2:24:06

零基础上手Python数据分析 (3)：Python核心语法快速入门 (下) - 程序流程控制、函数与模块

写在前面还记得上周我们学习的 Python 基本数据类型、运算符和变量吗？掌握了这些基础知识，我们已经能够进行一些简单的数据操作了。但是，在实际的数据分析工作中，仅仅掌握基本语法是远远不够的。我们需要让程序能够根据条件做出判断，重复执行某些操作，组织和复用代…...

编程日记 2025/8/12 1:24:23

C++【类和对象】(超详细！！！)

C【类和对象】 1.运算符重载2.赋值运算符重载3.日期类的实现 1.运算符重载 (1).C规定类类型运算符使用时，必须转换成调用运算符重载。 (2).运算符重载是具有特殊名字的函数，名字等于operator加需要使用的运算符，具有返回类型和参数列表及函数…...

编程日记 2025/8/15 12:01:05

Windows-PyQt5安装+PyCharm配置QtDesigner + QtUIC

个人环境 Windows 11 pycharm 2024.2 Anaconda2024.6python 3.9 1)先使用pip命令在线安装 1)pip install PyQt5 2)pip install PyQt5-tools2)配置环境变量 1：安装成功后可以在python的安装目录Lib\site-packahes目录下看到安装包。比如我的路径是E:\anaconda3…...

编程日记 2025/8/16 2:26:55

qq音乐 webpack 补环境

网址： aHR0cHM6Ly95LnFxLmNvbS9uL3J5cXEvcGxheWVy 1.接口分析接口：cgi-bin/musics.fcg 参数：sign是加密的 2.代码分析进入调用栈先在send位置打上断点，页面刷新往上一个栈找 ‍ 可以看到上面就有一个关键词sign是从…...

编程日记 2025/8/16 2:26:19

思路 python做这题很简单，灵活用datetime库即可 code import os import sys# 请在此输入您的代码 import datetimestart datetime.datetime(1970,1,1,0,0,0) for _ in range(int(input())):ls input().split()end datetime.datetime.strptime(ls[0]ls[1],&quo…...

编程日记 2025/8/16 2:24:48

计算机的结构形式

微机的机构形式台式个人微机最开始的微机（计算机）都是台式的，到目前为止仍是个人微机的主要形式。台式机按照电脑机箱的放置形式，分为卧式和立式两种。台式机需要放在桌面上或者留有专门放置机箱位置，他的主机、键…...

编程日记 2025/8/16 2:24:50

C语言【内存函数】详解

目录： 1. memcpy使用和模拟实现 2. memmove使用和模拟实现 3. memset函数的使用 4. memcmp函数的使用以上函数均包含在一个头文件<string.h>里面一、memcpy的使用和模拟实现。 memcpy函数介绍： 函数原型： void * memcpy ( void…...

编程日记 2025/8/16 2:25:31

软考网络安全专业

随着信息技术的迅猛发展，网络安全问题日益凸显，成为社会各界普遍关注的焦点。在这样的背景下，软考网络安全专业应运而生，为培养高素质的网络安全人才提供了有力支撑。本文将对软考网络安全专业进行深入剖析，探讨其在信…...

编程日记 2025/8/16 2:26:21

Altium Designer——CHIP类元器件PCB封装绘制

文章目录 PCB封装组成元素：焊盘的属性 SS34肖特基二极管SMA(DO-214AC)封装绘制资料：步骤：1.绘制焊盘：用到的快捷键：资料： 2.绘制丝印：用到的快捷键：资料： PCB封装组成元素…...

编程日记 2025/8/15 1:15:01

C++ unordered_map unordered_set 模拟实现

1. 关于unordered_map 和 unordered_set 区别于C的另外两个容器map和set，map和set的底层是红黑树；而unordered_map和unordered_set的底层是哈希因为unordered_map和unordered_set的底层是哈希，因此他们存储的数据是没有顺序unordered…...

编程日记 2025/8/12 12:26:23

Java使用自定义类加载器实现插件动态加载

虚拟机类加载子系统 Java虚拟机的⼀个重要子系统，主要负责将类的字节码加载到JVM内存的⽅法区，并将其转换为JVM内部的数据结构。一个类从被加载到虚拟机开始，一直到卸载出内存为止，会经历七个阶段：加载，…...

编程日记 2025/8/13 16:11:24

【初级篇】如何使用DeepSeek和Dify构建高效的企业级智能客服系统

在当今数字化时代，企业面临着日益增长的客户服务需求。使用Dify创建智能客服不仅能够提升客户体验，还能显著提高企业的运营效率。关于DIfy的安装部署，大家可以参考之前的文章：【入门级篇】Dify安装+DeepSeek模型配置保姆级教程_mindie dify deepseek-CSDN博客 AI智能客服…...

编程日记 2025/8/15 1:29:16

Java开发之数据库应用：记一次医疗系统数据库迁移引发的异常：从MySQL到PostgreSQL的“dual“表陷阱与突围之路

记一次医疗系统数据库迁移引发的异常：从MySQL到PostgreSQL的"dual"表陷阱与突围之路一、惊魂时刻：数据库切换引发的系统雪崩某医疗影像系统在进行国产化改造过程中，将原MySQL数据库迁移至PostgreSQL。迁移完成后，系…...

编程日记 2025/8/11 13:39:33

Langchian构建代理

文章目录概要ReAct 代理 ReAct 使用ReAct基本用法提示词模板内存使用迭代使用返回执行每一步情况限制输出行数设置运行超时时间不使用代理下LLM如何结合工具案例案例2 概要单靠语言模型无法采取行动 - 它们只输出文本。 LangChain 的一个重要用例是创建代理。代理是使用大…...

编程日记 2025/8/11 19:04:43

Vim软件使用技巧

目录 Demo Vim怎么看一个文件的行号，不用打开文件的前提下？进入文件后怎么跳转到某一行? 不打开文件查看行号（查看文件的方法） 方法1、使用命令行工具统计行数方法2、通过vim的 - 参数查看文件信息进入文件后跳转到指定行…...

编程日记 2025/8/10 14:32:57

SQL与NoSQL的区别

以下是SQL与NoSQL数据库的详细对比，涵盖核心特性、适用场景及技术选型建议： 一、核心区别对比特性SQL（关系型数据库）NoSQL（非关系型数据库）数据模型基于表格，严格预定义模式（Schem…...

编程日记 2025/8/12 7:54:45

1191：流感传染--BFS

这里写目录标题题目解析代码BFS代码题目解析在同一天对一个病原体进行处理时，如果直接更改数组，将直接影响到后续的遍历方法一：那么我们可以定义一个数组用来存储坐标：vectoir<pair<int,int>>，遍历…...

编程日记 2025/8/8 18:37:48

gfortran编译器调试功能选项

在使用 gfortran 编译器进行调试时，以下选项可以帮助你更好地定位和解决问题： 1. 生成调试信息 -g：生成调试信息，供调试器（如 gdb）使用。-ggdb：生成更详细的调试信息，优化 gdb 的使…...

编程日记 2025/8/12 1:40:01

小程序配置

注册小程序账号和安装开发工具参考文档：注册小程序账号和安装开发工具https://blog.csdn.net/aystl_gss/article/details/127878658 HBuilder新建项目填写项目名称，选择UNI-APP，修改路径，点击创建 manifest.json 配置需要分别…...

编程日记 2025/8/14 5:25:20

【Linux】进程（1）进程概念和进程状态

🌟🌟作者主页：ephemerals__ 🌟🌟所属专栏：Linux 目录前言一、什么是进程二、task_struct的内容三、Linux下进程基本操作四、父进程和子进程 1. 用fork函数创建子进程五、进程状态 1. 三种重…...

编程日记 2025/8/13 18:22:59

MySQL(事物下)

目录一多版本并发控制（ MVCC ）是一种用来解决读-写冲突的无锁并发控制 1. 前置知识示例： 二 Read View 1. 当事物进行快照读(读历史数据)会MySQL会创建一个Read Vidw类对象，用来记录和当前一起并发的事物(活跃的事物)&a…...

编程日记 2025/8/15 15:09:11

Springboot+mybatis实现增删改查效果

我们前面实现了增加效果，现在来写一下修改~我们首先在controller里面写update 接着在service和mapper写方法最后我们测试一下没问题~需要注意的是mapper的sql别写错了！...

编程日记 2025/7/11 13:03:45

【“以退为进“、“不得已而为之“与“风险对冲“的协同机制】

深度解析：“以退为进”、"不得已而为之"与"风险对冲"的协同机制一、“以退为进”：空间重构的博弈艺术 1. 三维战略坐标系权力维度：唐太宗"玄武门之变"后跪哭李渊，通过降维姿态化解道德危机&am…...

编程日记 2025/8/15 18:19:26

AUTOSAR 网络安全架构

实现AUTOSAR网络安全架构的步骤指南在当今汽车电子系统中，AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture）正在成为业界标准。结合网络安全要求，我们可以确保汽车在网络通信中保持安全。接下来，我们将讨论如何实现AUT…...

编程日记 2025/8/10 21:13:47

洛谷 P2801 教主的魔法题解

之前学过莫队算法，其运用了分块思想；但是我居然是第一次写纯种的分块题目。题意给你一个长度为 n n n 的序列 a a a（一开始 ∀ a i ∈ [ 1 , 1000 ] \forall a_i\in[1,1000] ∀ai∈[1,1000]）。要求执行 q q q 次操作&…...

编程日记 2025/8/12 12:49:18

Google最新生图模型Gemini-2.0-Flash-Exp免费用

Google发布新生图模型 Google释放出最新生图模型，在发布说明中提到： 2025年3月12日在 Gemini-2.0-Flash-Exp 中发布原生图像输出功能 Gemini 2.0 Flash Experimental 模型发布，支持原生图像输出功能。开发者能够使用 Gemini 进行图像输出和…...

编程日记 2025/8/11 5:17:46

windows安装Elasticsearch

下载下载最新版 https://www.elastic.co/downloads/elasticsearch 下载历史版本安装进入bin目录中成功启动访问 http://localhost:9200...

编程日记 2025/8/15 13:31:16

vulnhub靶场之stapler靶机

前言靶机：stapler靶机，IP地址为192.168.10.12 攻击：kali，IP地址为192.168.10.6 靶机采用virtualbox，攻击机采用VMware虚拟机，都采用桥接网卡模式文章涉及的靶机及工具，都可以自行访问官网或…...

编程日记 2025/8/14 15:52:16

2025年AI搜索引擎开源项目全景指南：从核心框架到生态工具

2025年AI搜索引擎开源项目全景指南：从核心框架到生态工具在人工智能技术迅猛发展的当下，开源项目已成为构建AI搜索引擎的核心驱动力。本文整理9个具有代表性的开源项目，涵盖搜索框架、扩展生态及底层支持技术，助你快速搭建或优化…...

编程日记 2025/8/14 1:16:15

数字孪生像魔镜，映照出无限可能的未来

在当今科技飞速发展的时代，数字孪生作为一项极具潜力的前沿技术，正逐渐崭露头角，成为众多领域关注的焦点。它犹如一面神奇的魔镜，以数字化的方式精准映照出现实世界中的各种实体与系统，为我们开启了一扇通往无限可能未…...

编程日记 2025/8/13 18:30:14

PDF Reader

Acrobat Reader...

编程日记 2025/7/10 6:32:19

C++友元

1.什么是友元？ 当我们需要在类的外部访问该类的私有成员和保护成员时，就可以利用友元来实现这一操作在类中用 friend 关键字对函数或类进行声明 2.非成员函数友元友元函数不是当前类的成员函数，而是当前类的外部函数，但是他可以…...

编程日记 2025/7/31 6:56:32

吴恩达机器学习笔记复盘（五）均方误差函数

只讲了线性回归的代价函数。均方误差（Mean Squared Error, MSE） 均方误差（MSE）基于最小二乘法，通过计算预测值与真实值之间差值的平方的平均值来衡量模型的误差。原理假设我们有一组数据集，其中是第…...

编程日记 2025/8/14 20:42:58

使用 Docker 部署前端项目全攻略

文章目录 1. Docker 基础概念1.1 核心组件1.2 Docker 工作流程 2. 环境准备2.1 安装 Docker2.2 验证安装 3. 项目配置3.1 项目结构3.2 创建 Dockerfile 4. 构建与运行4.1 构建镜像4.2 运行容器4.3 访问应用 5. 使用 Docker Compose5.1 创建 docker-compose.yml5.2 启动服务5.3 …...

编程日记 2025/8/11 14:56:19

珠算与珠心算发展简介

珠算是中华传统优秀文化的科学遗产，它是我国劳动人民的伟大创造，被誉为中国的第五大发明，至今已有 1800 余年的历史。珠算，是以算盘为工具，用手指拨动算珠进行数值计算的一门计算技术。同时，珠算又是一门科…...

编程日记 2025/8/14 14:03:54

基于SSM + JSP 的水果蔬菜商城

基于ssm的水果蔬菜商城系统前台和后台（源码安装视频数据库环境）计算机项目程序设计管理系统java小程序网站商城一.相关技术 Java、Spring、Springboot、MVC、Mybatis、MySQL、SSM框架、Web、HTML、maven、JavaScript、css、vue 二.部署配置 1.IntelliJ …...

编程日记 2025/8/12 11:24:15