linux內存管理

linux子系統包括：

 

物理地址：出如今CPU地址總線上的尋址物理內存的地址信號，是地址變換的最終結果。

線性地址（虛擬地址）：在32位CPU架構下，能夠表示4G的地址空間，16進制0xffffffff。

邏輯地址：

 

邏輯地址--->物理地址：

首先cpu利用段氏內存管理單元，將邏輯地址轉換成線性地址。

再利用頁式內存管理單元，把線性地址最終轉換成物理地址。

 

段氏管理（16位CPU）：16位CPU內部擁有20位的地址線，尋址範圍是2的20次方，也就是1M的內存空間。但只有16位CPU用於存放地址的寄存器（只能訪問65536個存儲單元，64K）。

爲了可以訪問1M的內存空間，CPU就採用了內存分段的管理模式，並在CPU內部加入了段寄存器。16位CPU把1M內存空間分爲若干個邏輯段，每一個邏輯段要求以下：

1.邏輯段的起始地址（段地址）必須是16的倍數，即最後4個二進制位必須是全0.

2.邏輯段的最大容量爲64K

 

頁式管理：線性地址被分爲固定長度的組，稱爲頁(page)。

 

32位PC採用兩種不一樣的工做方式：實模式和保護模式。

通常工做在保護模式。

 

內存管理子系統職能：1.管理：虛擬地址與物理地址的映射。

2.管理：物理內存的分配。

 

linux內存管理：

全部段的基地址均爲0.

由於每一個段的基地址爲0，所以，邏輯地址與線性地址保持一致。也就是在linux中所提到的邏輯地址和線性地址可認爲一致。

 

虛擬內存：linux操做系統採用虛擬內存管理技術，使得每一個進程都有獨立的進程地址空間。用戶看到和接觸的都是虛擬地址，沒法看到實際的物理地址。

利用這種虛擬地址不但能起到保護操做系統的做用，並且更重要的是用戶進程可以使用比實際物理內存更大的地址空間。

 

進程空間：用戶空間對應進程，每當進程切換，用戶空間就會跟着變化。

每一個進程的用戶空間都是徹底獨立、互不相干的。（ 如把同一個程序同時運行10次，會看到10個進程使用的線性地址如出一轍）

ps aux
cat /proc/<pid>/maps

 

 實際物理內存只有當進程真的去訪問新獲取的虛擬地址時，纔會由「請頁機制」產生「缺頁」異常，進而進入分配實際頁框的程序。以後虛擬地址才實實在在地映射到了物理地址上。

 

在linux中，由kmalloc來分配動態內存（應用程序中malloc）

#include  <linux/slab.h>
void *kmalloc(size_t size,int flags)
//size:要分配的內存大小
//flags：分配標誌。它控制kmalloc的行爲。

分配標誌：

 

內存使用：

 

內核空間：內核空間是由內核負責映射，它並不會跟着進程改變，是固定的。

 高端內存：物理內存896M以上的部分稱爲高端內存。

4G的虛擬地址空間又分爲：

1.用戶空間（0~3G）：用戶程序

2.內核空間（3G~4G）：

 直接映射區（3G~3G+896M）：由於該區域的線性地址和物理地址之間存在線性轉換關係:線性地址=3G+物理地址。

動態內存映射區（Vmalloc區）：線性地址空間連續，對應物理空間不必定連續。vmalloc分配的線性地址所對應的物理頁可能處於低端內存，頁可能處於高端內存。

KMAP區（永久內存映射區）：

固定映射區：