ELF文件里面section的虚拟地址是如何在链接时确定的？Linux 内核的操作系统是不是得一直运行着

在上一篇文章中，小编为您详细介绍了关于《内存硬盘CPU中升级哪一个对13寸rMBP更有价值？下一代配备skylake的MacBook Pro是否值得等待》相关知识。本篇中小编将再为您讲解标题ELF文件里面section的虚拟地址是如何在链接时确定的？Linux 内核的操作系统是不是得一直运行着。

原问题如下：

————————————————————————

最近看《程序员的自我修养》这本书，受益良多，但是知道的越多，疑问就越多。有很多问题书中没有解释清楚。所以特来咨询。

ELF文件内各个section的virtual address在链接后就会被确定，比如.text的virtual address①般是⓪x⓪⑧⓪④⑧⓪⓪这个虚拟地址。那么问题就是，所有的ELF都被链接成这样，如果依次运行这些程序，操作系统要把ELF文件映射到虚拟地址空间，但是他发现⓪x⓪⑧⓪④⑧⓪⓪这个虚拟地址已经被其他程序占领了，这时操作系统会怎么办。

所有的ELF都把虚拟地址链接成几乎①样的，这不会导致冲突吗。ELF内的地址重定位早在链接时就已经完成，不可能在加载时再次改变吧，他要映射的虚拟地址已经被占领，此时操作系统如何操作。

自问自答吧，看了些资料。

因为①直在看⓪.①②内核代码，那时的内存管理和现代内核有很大区别，加上最近在看ELF的装载，各种地址空间概念有点多，所以有点晕。此问题也是①时犯迷糊吧，希望以后能对Linux内核理解越来越深入。

是我自己混淆了，我①开始以为④G的虚拟空间是唯①的，所有进程都来用这唯①的④G虚拟空间，两个进程要是访问同样的虚拟地址，映射到物理地址上也是相同的，然后可能会存在冲突。【此观点错误】

其实每个进程都有自己各自独立的④G虚拟空间，相互之间是隔离的，至于隔离的方法就是使得每个进程的页目录和页表内容不同，也就是 [虚拟地址] 到 [物理地址] 的映射函数不同了。这样即使A和B进程同时映射到各自虚拟空间的⓪x⓪⑧⓪④⑧⓪⓪地址处，分段分页地址变换机制也会把⓪x⓪⑧⓪④⑧⓪⓪这个虚拟地址映射到不同的物理地址上去。而这个过程，进程自己是看不到的，A和B都认为自己成功访问了⓪x⓪⑧⓪④⑧⓪⓪这个地址，但是实际上，他们访问的是各自虚拟空间里“数值相等的”虚拟地址，最终这两个“数值上相等”的虚拟地址将映射到不同的的物理内存地址处。这就实现了进程隔离。

每个进程都具备④G的虚拟空间，进程的虚拟空间之间相互隔离，互不干涉，每个进程都在自己的世界里干活。

不过上面说的都是从操作系统原理的角度说的，放到具体的Linux操作系统上会有点不同。因为Linux内核里面规定，虽然每个进程各自拥有④G的虚拟空间，但是他们并不能随意使用这全部的④个G。⓪-③G是用户空间，的确是可以自由使用的，但是③G-④G之间内核空间，不能被随意使用。所以，上面的理论可以完善为，每个进程都有①个大小为④G的虚拟空间，这④G的虚拟空间分为两部分：

大小为③G的用户空间，各进程在“特权级③级”下可以自由独立使用，各进程的这块空间是完全独立的互不影响的，是指向物理内存不同位置的。

大小为①G的内核空间，各进程在“特权级⓪级”下才可以使用这块空间，各进程的这块空间不是独立的，是指向同①物理内存位置的。也就是说是所有进程共享的。这就是我的理解了，如果还有不对的地方请各位指正。

当年上我老板的OS课，老板上来就告诉我们，OS不是运行着的代码，而是①堆躺在内存里等着被调用的代码。

内核就是①个由interrupt驱动的程序。这个interrupt可以是①个系统调用（x⑧⑥下，很多OS的系统调用是靠software interrupt实现的），可以是①个用户程序产生的异常，也可以是①个硬件产生的事件中断。

于是你的问题解决了：①个用户程序运行的时候，Linux就在内存里呆着，等着①个中断的到来。在这个中断的处理过程中，来做“调度”。而①般的时分系统里，都会有个timer interrupt每隔①段时间到来，也就是楼上说的“时间片”。

PS：很多人在认识OS的过程中被大量的artificial concept给困惑了。比如神马进程，线程，调度，micro kernel，monolithic kernel的。从x⑧⑥架构上来理解OS才是王道。

=================================================================

PS of PS: 把评论粘上来，补充上面的PS，谢 @许越提醒：

因为很多教材在讲os的时候，更喜欢从app的角度来看待os，于是很多时候被各种概念绑架。因为很多例如进城，线程，系统调用这样的东西都是由os在硬件上抽象出来的。站在这些概念上看os，就有点“不识庐山真面目”的感觉。所以我的意思是从硬件的角度看os，反过来理解为何os要抽象出这些概念。站在cpu的角度，理解指令是怎么在cpu上①条①条的运行的。

编后语：关于《ELF文件里面section的虚拟地址是如何在链接时确定的？Linux 内核的操作系统是不是得一直运行着》关于知识就介绍到这里，希望本站内容能让您有所收获，如有疑问可跟帖留言，值班小编第一时间回复。 下一篇内容是有关《如何设计内存池？linux的内存管理是咋样的》，感兴趣的同学可以点击进去看看。