在windows系统中个，每个进程拥有自己独立的虚拟地址空间(Virtual Address Space)。这一地址空间的大小与计算机硬件、操作系统以及应用程序都有关系。

对于32位程序来说，最多能使用2GB空间(0x00010000-0x7FFEFFFF)。为了获得3GB的地址空间，在不同的windows系统中可以按照如下方法来进行扩充。

1.操作系统方面

① 32位windowsXP

② 32位win7 -- 管理员权限执行命令：bcdedit /set increaseuserva 3072来开启

③ 64位win7 -- 对32位程序默认开启3GB，无需额外设置

2.应用程序方面

无论是32位还是64位windows若要让32位程序能使用3GB内存，必须在链接时加上参数： /LARGEADDRESSAWARE

 

进程地址空间区段

注：进程地址空间在低地址，操作系统内核在高地址

 

进程地址空间分布（以2GB为例）

Windows系统在进程空间中专门划出一块0x70000000 - 0x80000000(共256MB)区域，用于映射这些常用的系统DLL(如kernel32.dll、ntdll.dll等)

对系统DLL的默认基地址进行调整，防止加载时冲突，触发ReBasing(重定基地址)

注：基地址必须对齐到分配粒度(64KB)

 

Win7下，exe在PE文件中基地址为0x400000，DllPrj.dll的基地址为0x10000000且该地址未被其他dll占用；但实际exe被映射到0xEC0000，DllPrj.dll被映射到0x535A0000

生成exe和dll模块时，链接时使用了参数/DYNAMICBASE（启用动态基地址）

注：地址空间布局随机化, Address space layout randomization (ASLR)：防范恶意程序对已知地址进行攻击

 

windows内存分配过程可细化为以下3个要点：

① 保留一段虚拟内存地址空间：从进程的4GB中保留一段地址空间。// 带MEM_RESERVE参数的VirtualAlloc函数

    起始地址必须是系统分配粒度的整数倍(64KB)，大小必须是系统页面大小的整数倍(4KB)。

② 提交一段虚拟内存地址空间：将进程已保留的一段地址空间映射机器的虚拟内存上。// 带MEM_COMMIT参数的VirtualAlloc函数

    起始地址和大小都必须是页面大小的整数倍(4KB)。

③ 将虚拟内存地址空间映射到物理内存页(RAM)：在访问进程提交的页面被访问时，通过缺页中断(又名页缺失、页面错误, PageFault)机制来真正分配物理内存页，同时修改对应页面的地址空间映射关系。

注1：在程序中所访问的地址都必须是保留并提交的虚拟内存地址

注2：可以使用VirtualFree来释放保留或提交的虚拟内存地址空间

 

内存指标概念

虚拟内存：

Private Bytes  // 进程Committed的虚拟内存字节数    对应win7任务管理器中的【提交大小】，资源管理器中的【提交】

Peak Private Bytes  // 进程Committed的虚拟内存的最高峰字节数

Virtual Size // 进程Reserved的虚拟地址空间字节数

Page Faults  // 发生过的缺页中断次数    对应win7任务管理器中的【页面错误】

物理内存：

Working Set = WS Private + WS Shareable  // 进程占用物理内存总字节数  对应win7任务管理器中的【工作设置(内存)】，资源管理器中的【工作集】

     WS Private // 进程独享的物理内存字节数（如：堆内存+栈内存+cow机制创建的内存）   对应win7任务管理器中的【内存(专用工作集)】，资源管理器中的【专用】

     WS Shareable  // 进程可与其他进程共享的物理内存字节数（如：exe及dll代码段、数据段等）  对应win7资源管理器中的【可共享】

     WS Shared  // 进程已与其他进程共享的物理内存字节数，WS Shared<=WS Shareable

                         // 若只启动一个exe实例，那么exe的代码段、数据段等不会被共享，因而就不统计在WS Shared中

Peak Working Set // 物理内存的最高峰字节数  对应win7任务管理器中的【峰值工作设置(内存)】

注：无论是虚拟内存还是物理内存下的各个指标，都是通过统计用户态的那部分占用

 

页交换文件

页交换文件(Page File)：一般被用作可写物理内存页的后备存储器。Windows下该文件名为pagefile.sys，位于各盘的根目录中。

                                      可以根据机器的软硬件状况来设置页交换文件的大小，甚至关闭页交换文件的使用。

 

页出(Page Out)：当物理内存不够时，系统会将一些不经常使用且有后备的物理内存页释放，并将虚拟地址映射关系指向后备。

①以页交换文件(如：堆、栈等)为后备：在页交换文件中分配空间，并拷贝内容到其中后再释放

②以内存映射文件(如：exe、dll等)为后备：直接释放

页入(Page In)：当系统读取某个虚拟内存地址，而该地址所在的页不在物理内存页中时，将产生一个缺页中断，

告诉系统从页交换文件或者内存映射文件中取回包含该地址的虚拟内存页(即：将内容拷回到物理内存页，并建立新的虚拟地址映射到物理内存页上，然后释放页交换文件中对应部分的空间) 。

 

写时复制机制

写时复制机制(copy on write, COW)：当WRITECOPY属性内存页面被修改时，会触发内存页拷贝，以此来节省物理内存和页交换文件的占用。

注：系统在映射exe或dll文件时会把数据页指定为PAGE_WRITECOPY属性，代码页指定为PAGE_EXECUTE_WRITECOPY属性

具体过程：

① 当进程对内存页执行修改操作时，系统会找一个闲置的物理内存页，并拷贝所有内容到新页上，然后标记新页的后备存储器为页交换文件，最后将进程的虚拟内存页指向新的物理内存页。

② 经过上述步骤，进程就可以使用自己副本了，修改在新的物理页上进行，而不对原来的内存页产生任何影响。

 

重定基地址

重定基地址(Rebasing)：模块装载时，如果目标地址被占用或基于安全考虑，系统会根据模块的所需地址空间的大小