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1. Linux下各种资源的内存分布 2. 物理地址与虚拟(线性)地址 3. 程序地址空间的区域划分 4. 地址映射与页表 5. 缺页中断
在有关进程创建的初步学习中，我们了解了fork函数创建子进程的方式。此种进程的创建方式使得同一个变量在不同的进程可以有不同的值，我们初步了解的原因，为子进程进行了写时拷贝，重新开辟了一块空间来存放值。 那么，既然是不同的地址空间，那么父子进程中的同名变量的地址一定是不同，可事实是这样我们，接下来我们进行相关验证。
int main ( )
{
pid_t id = fork ( ) ;
int i = 0 ;
if ( id)
{
i = 10 ;
while ( 1 )
{
printf ( "this is father process i=%d，&i=%p\n" , i, & i) ;
sleep ( 2 ) ;
}
}
else
{
i = 20 ;
while ( 1 )
{
printf ( "this is children process i=%d，&i=%p\n" , i, & i) ;
sleep ( 2 ) ;
}
}
return 0 ;
}
运行结果如上，父子进程中的同名变量居然是同一块地址空间，一块地址空间是绝对无法存储两个数据的，可为什么这里却又显示它们的地址空间相同呢。 事实上，我们使用取地址操作得到的地址并非是真实的物理地址，而是虚拟的程序地址空间中的地址。 Linux操作系统中，会在真实物理地址空间与每个程序之间生成一块虚拟的地址空间，每一个程序都有一块独属于自己的程序虚拟地址空间。我们取地址操作所获得的资源地址，只是其在这块虚拟地址空间上的地址，这些虚拟地址只是真正物理地址在这块空间上的映射。
Linux32位操作系统下，程序地址空间的大小都为4GB，与指针的物理地址空间大小相同。 程序地址空间也是一种数据结构对象，操作系统对计算机软硬件资源的管理方式都是信息管理，先描述对应事物的信息，然后再将其组织起来。 程序地址空间的信息属性：
struct area
{
int code_start;
int code_end;
int init_start;
int init_end;
int uninit_start;
int uninit_end;
}
通过如上此种数据结构，对数据越界的检测也就编程了对数据区域的比对，而扩大与缩小区域，也就变成了结构内成员数据的增大与缩小。 程序地址空间不具有数据存储的能力，数据是存储在物理内存中的。
前面我们已经提及，虚拟地址只是物理地址映射，可是映射方式具体是什么呢，在实现上是怎么做从而达成了这一目的的呢。 在虚拟地址与物理地址之间有一张记录它们映射关系的记录表，我们称之为页表。 在程序被执行的过程中，CPU获取对应进程真实地址空间的方式，为通过MMU硬件模块中的CR3寄存器中记录的页表地址，以虚拟地址空间为key值从而直接通过页表找到映射的真实物理地址。
虚拟地址空间与地址映射存在的意义：
有了程序地址空间，我们再来了解一下动态空间管理的相关操作（malloc/new）。我们使用malloc/new申请款空间后，空间真的被开辟出来了吗？ 当我们程序地址空间的堆区上申请了空间之后，物理空间上，我们所需的空间并不一定立刻会被开辟出来，在我们未对这段空间进行写入操作时，这段空间并不会被申请出来。只有在我们尝试进行写入时，操作系统才会为我们将这段空间真正开辟出来，并在页表中创建映射关系。 上述在对动态开辟空间进行写入的操作中，因为空间没有被指针开辟，页表上映射关系的缺失导致的操作短暂中断，我们称之为缺页中断。 操作系统为什么要进行这样写时拷贝的操作呢？操作系统是计算机资源的管理这，它为计算机的效率与资源使用率负责 ，如果在我们申请空间后，直接将进行开辟与权限开放，当我们只是申请而不使用的时候，就会浪费掉这块空间资源。操作系统为了杜绝防止这种资源浪费的风险，由此添加了写实拷贝的步骤。 写实拷贝的方式也能够提高我们内存申请的速度，虽然在总的时间上与申请开辟一体化的耗时相同，但单独对于申请的速度是有明显提升的。
