地址空间
Linux操作系统采用虚拟内存技术，因此系统中的所有进程之间以虚拟方式共享内存。对一个进程而言，它可以访问整个系统的所有物理内存，并且它拥有的地址空间也可以远远大于系统物理内存。尽管一个进程可以寻址4GB的虚拟内存（以32位的系统为例），但这并不代表它有权访问所有的虚拟地址，进程只能访问有效内存区域内的内存地址。每个内存区域也具有相关权限控制（可读，可写，可执行），如果一个进程访问了非有效内存区域内的地址，或者以不正确的方式访问了有效地址，那么内核就会终止该进程并返回“段错误”信息。内存区域主要包括：代码段，数据段，BSS段，用户空间栈，内存映射文件，共享内存段，匿名的内存映射（如由malloc分配的内存），共享库的代码段，数据段和BSS段。
内存描述符
内核使用内存描述符来表示进程的地址空间，结构体为mm_struct。mm_user域记录正在使用该地址的进程数目（通常用于线程之间共享进程地址空间）。mm_count域是mm_struct结构体的主引用计数。mmap和mm_rb两个不同的域描述的对象是相同的，即该地址空间中的全部内存区域。但是前者以链表形式存放，后者以红黑树形式存放，所有的mm_struct结构体都通过自身的mmlist域连接在一个双向链表中。进程描述符task_struct结构体中的mm域存放着该进程的内存描述符。fork()函数利用copy_mm()函数复制父进程的内存描述符，而子进程的mm_struct结构体实际是通过allocate_mm()宏从mm_cachep_slab缓存中分配得到的。当进程退出时，内核会调用exit_mm()函数，该函数执行一些常规的撤销工作，同时更新一些统计量。其中，该函数会调用mmput()函数减少内存描述符中的mm_users用户计数，如果计数降到零，调用mmdrop()函数，减少mm_count使用计数。如果mm_count也等于零，则调用free_mm()宏通过kmem_cache_free函数将mm_struct结构体归还到mm_cachep_slab缓存中。内核线程没有进程地址空间，也没有相关的内存描述符，其task_struct结构体中的mm域为空。事实上，这也正是内核线程的含义——内核线程没有用户上下文。当一个进程被调度时，该进程的mm域指向的地址空间被装载到内存，进程描述符中的active_mm域被更新，指向新的地址空间。内核线程由于其mm域为NULL，所以会保留前一个进程的地址空间，并将内核线程的active_mm域指向前一个进程的内存描述符。所以在需要时，内核线程便可以使用前一个进程的页表。内核线程不使用用户空间的内存，仅仅访问地址空间中和内核内存相关的信息。
虚拟内存区域
虚拟内存区域由vm_area_struct结构体描述，其表示指定地址空间内连续区间上的一个独立内存范围。内核将每个内存区域作为一个单独的内存对象管理，每个内存区域拥有一支的属性，例如访问权限等。每个内存描述符都对应于进程地址空间中的唯一区间。vm_start域指向区间的首地址，vm_end域指向区间的尾地址之后的一个字节。vm_mm域指向和VMA相关的mm_struct结构体。每个VMA对其相关的mm_struct结构体来说都是唯一的。