Android 原生系统地址空间揭秘70

Android 操作系统采用线性地址空间模型，其中进程的虚拟地址空间被划分为多个区域，称为地址空间区域。每个区域都有其特定的用途和权限限制，确保内存管理的安全性、隔离性和性能。

地址空间区域Android 原生系统中的主要地址空间区域包括：
* 用户空间：占有虚拟地址空间的大部分，用于应用程序和用户进程的代码和数据。
* 内核空间：较小的区域，包含内核代码和数据。
* 设备内存映射 (MMIO) 区域：为外围设备（例如 GPU 和相机）映射物理地址，允许直接数据访问。
* 堆栈：为每个线程分配的私有区域，用于存储函数调用和本地变量。

用户空间用户空间是 Android 地址空间中用于应用程序的区域。它进一步划分为以下子区域：
* 代码段：包含应用程序可执行代码。
* 数据段：包含应用程序全局和静态数据。
* 堆：动态分配的内存，用于存储应用程序运行时动态创建的数据。
* Bionic 库：包含 Android C 运行时库。
* Java 虚拟机 (JVM) 堆：包含 Java 应用程序的动态分配对象。

内核空间内核空间包含操作系统内核的代码和数据，负责管理系统资源、处理中断和提供系统服务。它主要包括：
* 内核代码：包含内核指令和数据。
* 内核数据：包含内核内部数据结构和全局变量。
* 内核堆栈：用于内核线程的函数调用和本地变量。
* 异常向量表：指向处理不同异常的内核代码的指针数组。

MMIO 区域MMIO 区域为外围设备提供对物理内存的直接访问。这允许设备以较低的开销和更高的性能与内存交互。

堆栈堆栈是为每个线程分配的私有区域，用于存储函数调用和本地变量。当线程调用函数时，新的堆栈帧会被推入堆栈。当函数返回时，堆栈帧会被弹出，释放其内存。

分页和段映射Android 内核使用分页和段映射机制将虚拟地址空间映射到物理内存。分页将虚拟地址空间划分为称为页面的固定大小块，而段映射将用户空间划分为称为段的可变大小块。段映射允许对用户空间的特定区域实施不同的访问权限和保护机制。

保护机制Android 的地址空间模型实施了严格的保护机制，以防止应用程序意外访问其他进程的内存或破坏内核代码。这些机制包括：
* 内存保护单元 (MMU)：硬件组件，用于强制执行地址空间区域之间的访问限制。
* 安全上下文 (SELinux)：基于角色的访问控制系统，用于限制应用程序对系统资源的访问。
* 软件堆栈保护：编译器和运行时机制，用于检测和防止堆栈溢出和损坏。

Android 原生系统的地址空间模型是一套复杂且全面的机制，可确保操作系统的安全性、隔离性和性能。通过将虚拟地址空间划分为多个区域并实施强有力的保护措施，Android 能够在不同进程之间有效地管理内存，防止未经授权的访问，并保持系统稳定。

2024-11-20

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