那些遇到过的问题

了解linux中的进程内存映射

drd*_*dot 2 linux memory memory-management glibc x86-64

我试图了解 linux 进程内存布局的基本知识，我得到了这个程序：

#include <stdio.h> // standard io
#include <stdlib.h> // C standard library
#include <pthread.h> // threading
#include <unistd.h> // unix standard library
#include <sys/types.h> // system types for linux

// getchar basically is like "read"
// it prompts the user for input
// in this case, the input is thrown away
// which makes similar to a "pause" continuation primitive 
// but a pause that is resolved through user input, which we promptly throw away!
void * thread_func (void * arg) {

    printf("Before malloc in thread 1\n");
    getchar();
    char * addr = (char *) malloc(1000);
    printf("After malloc and before free in thread 1\n");
    getchar();
    free(addr);
    printf("After free in thread 1\n");
    getchar();

}

int main () {

    char * addr;
    printf("Welcome to per thread arena example::%d\n", getpid());
    printf("Before malloc in the main thread\n");
    getchar();
    addr = (char *) malloc(1000);
    printf("After malloc and before free in main thread\n");
    getchar();
    free(addr);
    printf("After free in main thread\n");
    getchar();

    // pointer to the thread 1
    pthread_t thread_1;
    // pthread_* functions return 0 upon succeeding, and other numbers upon failing
    int pthread_status;

    pthread_status = pthread_create(&thread_1, NULL, thread_func, NULL);

    if (pthread_status != 0) {
        printf("Thread creation error\n");
        return -1;
    }

    // returned status code from thread_1
    void * thread_1_status;

    pthread_status = pthread_join(thread_1, &thread_1_status);

    if (pthread_status != 0) {
        printf("Thread join error\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

当我启动程序时，里面的内容/proc/<pid>/maps是：

00400000-00401000 r-xp 00000000 08:01 1323314                            /home/oscp/xg/c/memory_layout/a.out
00600000-00601000 r--p 00000000 08:01 1323314                            /home/oscp/xg/c/memory_layout/a.out
00601000-00602000 rw-p 00001000 08:01 1323314                            /home/oscp/xg/c/memory_layout/a.out
7fcc372d7000-7fcc37491000 r-xp 00000000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37491000-7fcc37691000 ---p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37691000-7fcc37695000 r--p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37695000-7fcc37697000 rw-p 001be000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37697000-7fcc3769c000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc3769c000-7fcc376b5000 r-xp 00000000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc376b5000-7fcc378b4000 ---p 00019000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc378b4000-7fcc378b5000 r--p 00018000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc378b5000-7fcc378b6000 rw-p 00019000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc378b6000-7fcc378ba000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc378ba000-7fcc378dd000 r-xp 00000000 08:01 1053733                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7fcc37abe000-7fcc37ac1000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc37ad8000-7fcc37adc000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc37adc000-7fcc37add000 r--p 00022000 08:01 1053733                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7fcc37add000-7fcc37ade000 rw-p 00023000 08:01 1053733                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7fcc37ade000-7fcc37adf000 rw-p 00000000 00:00 0 
7ffdc1cff000-7ffdc1d20000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
7ffdc1dd8000-7ffdc1ddb000 r--p 00000000 00:00 0                          [vvar]
7ffdc1ddb000-7ffdc1ddd000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

这些内存区域的用途是什么？

7fcc37491000-7fcc37691000 ---p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
...
7fcc37abe000-7fcc37ac1000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc37ad8000-7fcc37adc000 rw-p 00000000 00:00 0
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

然后我在运行程序后按回车几次。在它打印“线程 1 中的 malloc 之前”之后。内存布局如下所示：

00400000-00401000 r-xp 00000000 08:01 1323314                            /home/oscp/xg/c/memory_layout/a.out
00600000-00601000 r--p 00000000 08:01 1323314                            /home/oscp/xg/c/memory_layout/a.out
00601000-00602000 rw-p 00001000 08:01 1323314                            /home/oscp/xg/c/memory_layout/a.out
00632000-00653000 rw-p 00000000 00:00 0                                  [heap]
7fcc36ad6000-7fcc36ad7000 ---p 00000000 00:00 0 
7fcc36ad7000-7fcc372d7000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc372d7000-7fcc37491000 r-xp 00000000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37491000-7fcc37691000 ---p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37691000-7fcc37695000 r--p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37695000-7fcc37697000 rw-p 001be000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37697000-7fcc3769c000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc3769c000-7fcc376b5000 r-xp 00000000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc376b5000-7fcc378b4000 ---p 00019000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc378b4000-7fcc378b5000 r--p 00018000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc378b5000-7fcc378b6000 rw-p 00019000 08:01 1053877                    /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread-2.19.so
7fcc378b6000-7fcc378ba000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc378ba000-7fcc378dd000 r-xp 00000000 08:01 1053733                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7fcc37abe000-7fcc37ac1000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc37ad8000-7fcc37adc000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc37adc000-7fcc37add000 r--p 00022000 08:01 1053733                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7fcc37add000-7fcc37ade000 rw-p 00023000 08:01 1053733                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7fcc37ade000-7fcc37adf000 rw-p 00000000 00:00 0 
7ffdc1cff000-7ffdc1d20000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
7ffdc1dd8000-7ffdc1ddb000 r--p 00000000 00:00 0                          [vvar]
7ffdc1ddb000-7ffdc1ddd000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

这两个区域的目的是什么？

7fcc36ad6000-7fcc36ad7000 ---p 00000000 00:00 0 
7fcc36ad7000-7fcc372d7000 rw-p 00000000 00:00 0
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

在它打印“在线程 1 中的 malloc 之后和释放之前”之后，它会在下面创建另外两个区域：

7fcc30000000-7fcc30021000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc30021000-7fcc34000000 ---p 00000000 00:00 0
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

这两个区域的目的是什么？

Dan*_*ver 6

你的问题涵盖了许多完全不同的东西，所以答案会很长。

第一个问题是什么意思

7fcc37491000-7fcc37691000 ---p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

在

7fcc372d7000-7fcc37491000 r-xp 00000000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37491000-7fcc37691000 ---p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37691000-7fcc37695000 r--p 001ba000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
7fcc37695000-7fcc37697000 rw-p 001be000 08:01 1053757                    /lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.19.so
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

这个不可访问的内存区域是库的相邻 ELF 段之间的间隙（应该占用连续的内存块）。该---p保护模式禁止使用此间隙偶尔内存分配。如果您strace(1)在加载库时进行处理，您可能会看到如下内容：

mmap(NULL, 1848896, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3</usr/lib/libc-2.28.so>, 0) = 0x7f9673d8f000
mprotect(0x7f9673db1000, 1671168, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7f9673db1000, 1355776, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3</usr/lib/libc-2.28.so>, 0x22000) = 0x7f9673db1000
mmap(0x7f9673efc000, 311296, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3</usr/lib/libc-2.28.so>, 0x16d000) = 0x7f9673efc000
mmap(0x7f9673f49000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3</usr/lib/libc-2.28.so>, 0x1b9000) = 0x7f9673f49000
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

第一个mmap()将第一个 ELF 段映射到内存中，但为整个库保留空间。这样做是为了允许内核自行选择库的位置。保护段之间的任何可能的间隙mprotect(..., PROT_NONE)被称为；然后所有剩余的段都被映射到内存中mmap()——这也将适当的内存页面的保护模式从---p段所需的任何模式更改为任何模式。看看它的实际工作原理，您可能会从中获得一些乐趣。如果你想验证这个---p间隙是如何在加载过程中形成的，你也可以使用.readelf(1)库的二进制文件，并对段的位置和对齐进行一些十六进制数学运算，将结果与strace

第二个问题是以下匿名映射：

7fcc36ad6000-7fcc36ad7000 ---p 00000000 00:00 0 
7fcc36ad7000-7fcc372d7000 rw-p 00000000 00:00 0
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

这看起来像是 的线程堆栈thread 1。第二个映射是堆栈本身（372d7000- 36ad7000== 8000008 MiB，这是许多发行版中的默认堆栈大小限制，而这又是 的默认堆栈大小pthread），第一个是堆栈保护页。这个带模式的页面---p保护堆栈免于溢出，并在发生溢出时触发段错误（因为对这个写保护页面的写操作）。

注意：在较旧的 Linux 内核中，线程堆栈[stack:TID]在maps文件中使用名称进行了注释，但此功能已被删除，因此我无法保证此映射确实是线程堆栈（尽管看起来像）。但是，您可以使用strace从syscall 的child_stack参数中找到确切线程的堆栈位置clone()并与此映射进行比较。

继续。第三个问题是

7fcc30000000-7fcc30021000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc30021000-7fcc34000000 ---p 00000000 00:00 0
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

那么，这是什么malloc()在thread 1做分配您所请求的内存。简而言之，整个区域7fcc30000000-7fcc34000000是一个堆，从中完成分配。从此堆分配的rw-pinterval7fcc30000000-7fcc30021000将随着您使用 请求越来越多的内存而增长malloc()。当此堆耗尽时，将使用 请求新堆mmap()。

正如您可能注意到的，我没有对您问题中的以下映射进行解释：

7fcc37abe000-7fcc37ac1000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fcc37ad8000-7fcc37adc000 rw-p 00000000 00:00 0
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

我无法快速认出这些人，也不确定这些是普通分配。可能这需要单独调查，因为这个话题已经太长了。

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