系统内存和进程内存

2023-12-17 09:09:03

===系统内存===

系统内存的使用情况可以用以下公式表示：
MemTotal = MemFree +【Slab+ VmallocUsed + PageTables + KernelStack + HardwareCorrupted + Bounce + X】+【Active + Inactive + Unevictable + (HugePages_Total * Hugepagesize)】
MemTotal = MemFree +【Slab+ VmallocUsed + PageTables + KernelStack + HardwareCorrupted + Bounce + X】+【Cached + AnonPages + Buffers + (HugePages_Total * Hugepagesize)】
MemTotal = MemFree +【Slab+ VmallocUsed + PageTables + KernelStack + HardwareCorrupted + Bounce + X】+【ΣPss + (Cached – mapped) + Buffers + (HugePages_Total * Hugepagesize)】

File-backed内存,anon匿名内存，Shmem是tmpfs所使用的内存

=cached是和file有关的所有文件映射和文件系统
【buffers + cached 】= 【Active(file) + Inactive(file) + Shmem 】

=AnonPages不算tmpfs，shmem，纯进程申请malloc和占用内存
【Active(anon)+Inactive(anon)+(mlock=Unevictable)】 = 【AnonPages + Shmem】

=ΣPss = grep Pss /proc/[1-9]*/smaps | awk '{total+=$2}; END {print total}'
【AnonPages】=【ΣPss – mapped】
mapped包括代码段和数据段

SHR是RES中”映射至文件”的物理内存总和。包括：
程序的代码段。
动态库的代码段。
通过mmap做的文件映射。
通过mmap做的匿名映射，但指明了MAP_SHARED属性。
通过shmget申请的共享内存。
/proc//smaps内Shared_*统计的是RES中映射数量>=2的物理内存。
/proc//smaps内Private_*统计的是RES中映射数量=1的物理内存。

===进程内存===

程序编译：预编译hello.i，编译hello.s，汇编hello.o，连接a.out
ELF文件一共有4种类型：Relocatable file、Executable file、Shared object file和Core Dump file
.o文件，目标文件只是ELF文件的可重定位文件(Relocatable file)
.so文件是Shared object file
bin可执行文件是Executable file

文件结构：text代码段，data数据段，bss预留段，other sections，(只读，注释，堆栈)
sectios table，string table，symbol table

1，ELF文件大小
   size：   输出指定输入文件各段及其总和的大小
   text   data   bss   dec   hex   filename
   1492   564   12   2068   814   sleep

ELF文件提供两种视图，使用objdump工具和readelf工具可以查看分析elf文件的格式
link：ELF header，program header table，sections，section header table
exec：ELF header，program header table，segments，section header table

- ELF header：描述整个文件的组织。
- Program Header Table: 描述文件中的各种segments，用来告诉系统如何创建进程映像的。
- sections 或者 segments：segments是从运行的角度来描述elf文件，sections是从链接的角度来描述elf文件，
   也就是说，在链接阶段，我们可以忽略program header table来处理此文件，
   在运行阶段可以忽略section header table来处理此程序
   segments与sections是包含的关系，一个segment包含若干个section。
   当ELF文件被加载到内存中后，系统会将多个具有相同权限（flg值）section合并一个segment
   如果section的长度不是其整数倍，则导致多余部分也将占用一个页
- Section Header Table: 包含了文件各个segction的属性信息

对比三类ELF文件，我们得到了以下结论：
（1）e_type标识了文件类型
（2）Relocatable File（.o文件）不需要执行，因此e_entry字段为0，且没有Program Header Table等执行视图
（3）不同类型的ELF文件的Section也有较大区别，比如只有Relocatable File有.strtab节

2，汇编程序
反汇编代码
查看源代码被翻译成的汇编代码, 大概有3种方法,
1) 通过编译器直接从源文件生成, 如gcc -S
2) 对目标代码反汇编, 一种是静态反汇编, 就是使用objdump
3) 另外一种就是对运行时的代码反汇编, 一般通过gdb disassemble
readelf并不提供反汇编功能.
objdump -d，查看汇编

gdb主要功能的实现依赖于一个系统函数ptrace
gdb使用ptrace的基本流程
1、gdb调试一个新进程：通过fork函数创建一个新进程，
在子进程中执行ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0)函数，然后通过execv()调用准备调试的程序。
2、attach到已运行进程：将pid传递给gdb，然后执行ptrace(PTRACE_ATTACH, pid, 0, 0)

gdb 设置断点，向该地址写入断点指令INT3，即0xCC，发送SIGSTOP信号
gdb 单步调试，next指令时，会计算下一条语句对应的第一条指令的地址，然后控制目标程序走到该位置停止

3，看data和bss段内容
.data、.bss、.rodata都属于数据段。其中，
.data   存放已初始化的全局变量、常量、静态局部变量。
.bss   存放未初始化的全局变量，静态局部变量,所以此段数据均为0，仅作占位。
.rodata   是只读数据段,此段的数据不可修改,存放常量
static int x1 = 0;   bss段
static int x2 = 12;   data段

4，符号表是什么
查看ldd依赖项：objdump -x xxx.so | grep "NEEDED"
查看动态符号表： objdump -T xxx.so
查看符号表： objdump -t xxx.so

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