linux內存管理--用戶空間和內核空間

關於虛擬內存有三點須要注意：

• 4G的進程地址空間被人爲的分爲兩個部分--用戶空間與內核空間。用戶空間從0到3G（0xc0000000）,內核空間佔據3G到4G。用戶進程一般狀況下只能訪問用戶空間的虛擬地址，不能訪問內核空間的虛擬地址。例外狀況只有用戶進程進行系統調用（表明用戶進程在內核態執行）等時刻能夠訪問到內核空間。
• 用戶空間對應進程，因此每當進程切換，用戶空間就會跟着變化；而內核空間是由內核負責映射，它並不會跟着進程變化，是固定的。內核空間地址有本身對應的頁表，用戶進程各自有不一樣的頁表。
• 每一個進程的用戶空間都是徹底獨立、互不相干的。
  

1、4G地址空間解析圖

    上圖展現了整個進程地址空間的分佈，其中4G的地址空間分爲兩部分，在用戶空間內，對應了內存分佈的五個段：數據段、代碼段、BSS段、堆、棧。在上篇文章中有詳細的介紹。

2、虛擬地址空間分配及其與物理內存對應圖

                                               這個圖示內核用戶空間的劃分，圖中最重要的就是高端內存的映射

   其中kmalloc和vmalloc函數申請的空間對應着不一樣的區域，同時又不一樣的含義。

3、物理內存分配圖

    這張圖中頁解釋了三者的不一樣關係，和上篇文章中的內容有類似之處。

夥伴算法：

    一種物理內存分配和回收的方法，物理內存全部空閒頁都記錄在BUDDY鏈表中。首選，系統創建一個鏈表，鏈表中的每一個元素表明一類大小的物理內存，分別爲2的0次方、1次方、2次方，個頁大小，對應4K、8K、16K的內存，沒一類大小的內存又有一個鏈表，表示目前能夠分配的物理內存。例如如今僅存須要分配8K的物理內存，系統首先從8K那個鏈表中查詢有無可分配的內存，如有直接分配；不然查找16K大小的鏈表，如有，首先將16K一分爲二，將其中一個分配給進程，另外一個插入8K的鏈表中，若無，繼續查找32K，如有，首先把32K一分爲二，其中一個16K大小的內存插入16K鏈表中，而後另外一個16K繼續一分爲二，將其中一個插入8K的鏈表中，另外一個分配給進程........以此類推。當內存釋放時，查看相鄰內存有無空閒，若存在兩個聯繫的8K的空閒內存，直接合併成一個16K的內存，插入16K鏈表中。（夥伴算法用於物理內存分配方案）

SLAB算法：

    是一種對夥伴算的一種補充，對於用戶進程的內存分配，夥伴算法已經夠好了，但對於內核進程，還須要存在一類很小的數據（字節大小，好比進程描述符、虛擬內存描述符等），若每次給幾個字節的數據分配一個4KB的頁，實在太浪費，因而就有了SLBA算法，SLAB算法其實就是把一個頁用力劈成一小塊一小塊，而後再分配。