不同进程的相同虚拟地址与虚拟内存的对应关系疑问

关键理解偏差纠正 #

• 虚拟内存是磁盘与物理内存的抽象层，并非仅存储在磁盘上。进程的虚拟页可能处于三种状态：缓存至物理内存、驻留在磁盘交换分区、或直接对应可执行文件/共享库中的只读段（如代码段）。
• 磁盘上的页没有“唯一虚拟地址”。虚拟地址是进程私有空间标识，不同进程的相同虚拟地址可映射至磁盘不同位置，也可共享同一磁盘位置（如只读代码页）。

核心问题解答 #

不同进程的相同虚拟页如何映射到磁盘？ #

每个进程的页表完全独立，虚拟页号（页表偏移对应的标识）仅对当前进程的虚拟地址空间有效，与磁盘位置无固定绑定。操作系统初始化进程页表时：

• 若为同一可执行文件启动的进程，只读代码段会被映射至磁盘上该可执行文件的对应位置（操作系统让多进程共享这些只读页，节省资源）。
• 可读可写的数据段、栈、堆则为每个进程分配独立的磁盘映射（如交换分区中的私有页），即便虚拟地址相同，页表指向的磁盘位置也完全不同。

为何两个进程的代码段虚拟地址均为0x400000？ #

这是操作系统默认的内存布局（关闭地址空间布局随机化ASLR时更明显），目的是简化链接器与加载器的工作。但虚拟地址相同不代表磁盘映射相同：

• 同一可执行文件的多个进程：确实共享磁盘上的同一代码页（只读属性保证无冲突）。
• 不同可执行文件的进程：即便虚拟地址都是0x400000，页表会将其分别映射至各自可执行文件的代码段位置，互不干扰。

举个实例：两次启动ls命令，两个进程的代码段虚拟地址均为0x400000，它们共享/bin/ls文件中的代码页；但同时启动ls与cat，即便二者代码段虚拟地址相同，页表会分别映射至/bin/ls和/bin/cat的代码段，彼此独立。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者X_Cloud