Muss Linux die gesamte ausführbare Datei laden?

Linux muss nicht die gesamte ausführbare Datei laden, sondern verwendet eine verzögerte Lademethode, was bedeutet, dass während der Programmausführung ein Teil der ausführbaren Datei nur dann in den Speicher geladen wird, wenn ein Programm ausgeführt wird Das Betriebssystem lädt den Code und die Daten der ausführbaren Datei nach Bedarf Stück für Stück.

Das Betriebssystem dieses Tutorials: Linux5.18.14-System, Dell G3-Computer.

Wenn Sie in einem Linux-System eine ausführbare Datei ausführen möchten, müssen Sie nicht die gesamte ausführbare Datei auf einmal in den Speicher laden. Stattdessen verwendet Linux eine Lazy-Loading-Methode.

Lazy Loading bedeutet, dass während der Programmausführung ein Teil der ausführbaren Datei nur bei Bedarf in den Speicher geladen wird. Wenn ein Programm ausgeführt wird, lädt das Betriebssystem den Code und die Daten der ausführbaren Datei nach Bedarf Stück für Stück.

Konkret wird das Linux-System in Segmenten entsprechend den Betriebsanforderungen des Programms geladen:

• Codesegment (Textsegment): enthält die Anweisungen und Funktionscodes des Programms. Beim Ausführen eines Programms lädt das Betriebssystem bei Bedarf Codesegmente in den Speicher und legt entsprechende Berechtigungen fest, beispielsweise Leseberechtigungen.

• Datensegment: Enthält statische Daten und globale Variablen des Programms. Diese Daten werden normalerweise beim Start des Programms initialisiert, müssen jedoch nicht sofort in den Speicher geladen werden. Wenn ein Programm zum ersten Mal auf ein Datenelement zugreift, lädt das Betriebssystem das entsprechende Datensegment in den Speicher.

• Heap: Ein Bereich, der zur dynamischen Zuweisung von Speicher verwendet wird. Die Speicherzuweisung im Heap erfolgt über Funktionen wie malloc() und wird bei Bedarf während der Programmausführung dynamisch erhöht. Erst wenn eine Heap-Speicherzuweisung vorgenommen wird, lädt das Betriebssystem mehr Heap-Speicherplatz.

• Stack: Wird zum Speichern von Funktionsaufrufen, lokalen Variablen und temporären Daten verwendet. Der Stapel wird entsprechend der verschachtelten Reihenfolge der Funktionsaufrufe dynamisch zugewiesen und freigegeben. Der Stapel wird geladen, wenn die Funktion aufgerufen wird, und der Stapelspeicher wird automatisch freigegeben, wenn die Funktion zurückkehrt.

Durch die Verzögerung des Ladevorgangs können Linux-Systeme die Speichernutzung reduzieren und die Programmstartgeschwindigkeit verbessern. Entsprechender Code und Daten werden nur dann geladen, wenn sie wirklich benötigt werden, wodurch Speicherressourcen gespart werden. Diese Lademethode bietet außerdem eine bessere Verwaltung des virtuellen Speichers und Mechanismen zum Ersetzen von Seiten, um die Systemleistung zu optimieren.

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