Linux內存管理

1.Linux進程內存分佈

　　進程內存分佈如上圖：

　　[1]Linux沒有采用分段機制，邏輯地址和虛擬地址是一個概念。所謂虛擬地址，就是物理地址的映射。虛擬內存開始時不對應任何內存，直接使用會引起段錯誤，不進入內核就接觸不到物理內存地址，只會接觸到虛擬內存地址。虛擬內存地址必須映射物理內存(或者硬盤上的文件)之後才能存儲數據 (數據存儲在物理內存上，打印地址爲虛擬內存地址)。而內存分配其實就是虛擬內存地址映射物理內存的過程，內存回收則是解除映射關係的過程。 虛擬內存中，0~3G是用戶空間，3~4G是內核空間。一般所講內存地址，其實都不是真正意義上的物理內存的地址，而是虛擬內存地址。

　　[2]內核空間中存放的是內核代碼和數據，而進程的用戶空間中存放的是用戶程序的代碼和數據。

　　[3]例如，32位系統中，建立了一個進程，則當前進程擁有32位的虛擬地址空間（32位系統只能表示到4G），由於其中有3G的用戶內存，因此若是用malloc申請內存時，最大申請的總長度能夠接近3G，由於此時並不涉及物理內存。而若是malloc後對內存進行操做，例如memset爲0，由於此時須要訪問物理內存，因此會產生一個缺頁異常，把數據寫入到物理內存。所以這時候申請的總長度就是當前可用的物理內存。

2.用戶空間

　　進程的代碼和數據存放於用戶空間，對於任何一個進程，都會涉及到不一樣的內存段。

　　此處應當這樣理解：Linux系統把內存分爲內核空間和用戶空間，用戶空間給進程使用。另外不能和某個具體語言的編譯器內存分區混淆，意思就是提到用戶空間，就是如下的分段管理，具體到某個編程語言的內存處理是在這個之上的。

　　[1]用戶空間的內存被分爲幾個段(圖中自下向上說明)：

　　　　代碼段：　　代碼段是用來存放可執行文件的操做指令，也就是說是它是可執行程序在內存中的鏡像。很明顯這部份內存是隻讀的。

　　　　數據段：　　數據段用來存放可執行文件中已初始化(非0)的全局變量。若是初始化爲0，則會被放到BSS段。

　　　　BSS段：　　BSS段包含了程序中未初始化全局變量，在內存中bss段所有置零。這意思就是建立一個爲初始化的全局變量會被置0。

　　　　堆：　　　　堆用於存放進程運行中被動態分配的內存段。使用malloc分配的內存就是從堆上面分配。

　　　　mmap段：　這個用於mmap系統調用的內存分配。

　　　　棧：　　　　棧存放程序臨時建立的局部變量。

　　　　BSS段和數據段區別：全局變量若是初始化爲非0，則放到數據段，若是未初始化或者初始化爲0，則放到BSS段。

　　　　另外注意的是statis類型的變量，即便在函數內聲明，也屬於全局變量。

　　[2]進程的內存空間就是在上面那些段中使用內存。可使用cat /proc/<pid>/maps命令，查看進程使用的內存區域地址：

    　　

3.內核空間

 

4.內存映射mmap

 　　[1]原理：調用mmap後，在虛擬空間中分配一段連續的內存，此時只是邏輯映射，並無分配物理內存。當訪問這段空間時，產生缺頁中斷，這時候是首先在swap頁面中查找，若是沒找到，則將硬盤的文件讀到物理內存中。

 　　[2]mmap主要有兩種用法，第一個是父子進程之間共享內存的做用。另外一個是把磁盤文件映射到進程的虛擬地址空間。

5.top命令

 　　VIRT：一個進程所使用的虛擬內存的總數。它包括共享庫、共享內存、棧、堆，全部已申請的總內存空間。VIRT也就是虛擬內存。

 　　RES：進程正在使用的實際物理內存，不包括SWAP。

　　 SHR：共享內存大小。這個是物理內存。

 　　DATA：棧內存+堆內存。