自制 x86-64 内核（46）：mmap 文件映射

Wed, 03 Jun 2026 00:00:00 +0000

上一章实现了 TCP 服务端，这章来实现一个经典的内存管理功能：mmap 文件映射。

什么是 mmap 文件映射

mmap 把文件的一段内容映射到进程的虚拟地址空间。映射后可以像读内存一样读文件——不需要 read() 系统调用，直接解引用指针。

int fd = open("/bin/busybox", O_RDONLY);
char *p = mmap(NULL, 4096, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
// p[0..3] 就是文件的前 4 字节（ELF magic: 7f 45 4c 46）

关键设计：VMA 和 Lazy 分配

mmap 不会立刻分配物理内存，而是登记一个 VMA（虚拟内存区域），等到进程真正访问这段地址时，才通过缺页异常按需读取文件内容并建立页表映射。

mmap(fd) → 注册 VMA（vaddr, len, inum, offset） → 返回虚拟地址
                        ↓ 进程访问该地址
              #PF not-present → 找到 VMA → 分配物理页
                              → ext2_read(inum, offset, page)
                              → 建立页表 → 重试指令

这就是操作系统课上说的"按需分页"（demand paging）。

实现步骤

1. 定义 VMA 结构

在 process_t 中加入 VMA 数组：

自制 x86-64 内核（47）：动态链接器基础

Wed, 03 Jun 2026 00:00:00 +0000

这一章实现了对 PIE（Position-Independent Executable）程序的支持，也就是不加 -static 编译出来的"动态"程序。

问题：PIE 和静态 ELF 的区别

用 musl-gcc 编译一个简单的 hello world：

# 静态（之前一直用的）
musl-gcc -static -O2 -o hello hello.c
# 动态（PIE）
musl-gcc -O2 -o hello_pie hello.c

file 查看：

hello:     ELF 64-bit LSB executable, x86-64, statically linked
hello_pie: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, dynamically linked

区别在于：

属性	静态 (ET_EXEC)	PIE (ET_DYN)
`e_type`	`2`	`3`
虚地址	固定（如 0x400000）	从 0 开始，需加载时指定 base
重定位	无	`.rela.dyn` 表
外部依赖	无	通常有（但 musl PIE 已内嵌 libc）

为什么 musl PIE 没有"真正的"动态链接？

musl-gcc 默认把所有 libc 代码静态链接进去，只是编译为 PIE 格式（支持 ASLR）。所以运行时：

Kernel on 大飞的博客