大话Linux内核X86内存管理
Linux_操作系统内存管理
成页块组，即1页块组、2页块组……32页块组。 ✓ 每个页块组用一个双向循环链表进行管理，共有６
个链表，分别为1、2、4、8、16、32页块链表。
分别挂到free_area[] 数组上。
物理内存空间管理
空闲内存的组织 分配 回收源自物理空间的组织(include/linux/fs.h,struct page)
物理内存以页帧(page frame)为单位，页帧的长度 固定，等于页长，对INTEL CPU缺省为4K字节。
LINUX对物理内存的管理通过mem_map表描述 (mm/memory.c)。
Linux的三级分页结构
页表是从线性地址向物理地址转换中不可缺少的数据结构，而且它使 用的频率较高。页表必须存放在物理存储器中。
虚存空间有4GB，按4KB页面划分页表可以有1M页。 若采用一级页表机制，页表有1M个表项，每个表项4字节，这个页面
就要占用4MB的内存空间。 由于系统中每个进程都有自己的页表，如果每个页表占用4MB，对于
一种对象类型，如i节点缓存、PCB缓存等。 ▪ 内核从它们各自的缓存种分配和释放对象。 ▪ 每种对象的缓存区由一连串slab构成，每个slab由
一个或者多个连续的物理页面组成。这些页面种包 含了已分配的缓存对象，也包含了空闲对象。
其他物理内存空间管理slab
cache
Slab PCB缓
存
Slab i节点 缓存
• 内 核 态 虚 拟 空 间 从 3GB 到 3GB+4M 的 一 段 （ 也 就 是 进 程 页 目录第768项所管辖的范围），被 映射到物理空间0到4M段。因此， 进程处于核心态时，只要通过访 问 虚 拟 空 间 3GB 到 3GB+4M 段 ， 偏移地址0到4M，即访问了物理 空间0到4M段。
Linux内存寻址和内存管理
Linux内存寻址和内存管理
1. x86的物理地址空间布局
以x86_32，4G RAM为例：
物理地址空间的顶部以下一段空间，被PCI设备的I/O内存映射占据，它们的大小和布局由PCI规范所决定。
640K~1M这段地址空间被BIOS和VGA适配器所占据。
由于这两段地址空间的存在，导致相应的RAM空间不能被CPU所寻址(当CPU访问该段地址时，北桥会自动将目的物理地址“路由”到相应的I/O设备上，不会发送给RAM)，从而形成RAM空洞。
当开启分段分页机制时，典型的x86寻址过程为
内存寻址的工作是由Linux内核和MMU共同完成的，其中Linux内核负责cr3，gdtr等寄存器的设置，页表的维护，页面的管理，MMU则进行具体的映射工作。
2. Linux的内存管理
Linux采用了分页的内存管理机制。
由于x86体系的分页机制是基于分段机制的，因此，为了使用分页机制，分段机制是无法避免的。
为了降低复杂性，Linux内核将所有段的基址都设为0，段限长设为4G，只是在段类型和段访问权限上有所区分，并且Linux内核和所有进程共享1个GDT，不使用LDT(即系统中所有的段描述符都保存在同一个GDT中)，这是为了应付CPU的分段机制所能做的最少工作。
Linux内存管理机制可以分为3个层次，从下而上依次为物理内存的管理、页表的管理、虚拟内存的管理。
3. 页表管理
为了保持兼容性，Linux最多支持4级页表，而在x86上，实际只用了其中的2级页表，即PGD（页全局目录表）和PT(页表)，中间的PUD和PMD所占的位长都是0，因此对于x86的MMU是不可见的。
linux内存分配机制
linux内存分配机制Linux操作系统的内存管理机制是指操作系统如何管理和分配系统的物理内存。
Linux使用虚拟内存管理机制来管理内存资源，以提供给应用程序更大的内存空间并保证系统的稳定性。
Linux的内存管理机制包括以下几个方面：1.虚拟内存管理：虚拟内存是一种将主存中的物理地址与应用程序中的虚拟地址进行映射的技术。
通过虚拟内存管理机制，Linux可以将应用程序需要的内存空间按需从硬盘加载到物理内存，以满足应用程序的要求。
这样，应用程序能够访问比物理内存更大的内存空间，并且不需要关心实际的物理内存地址。
2.页面调度和换入换出：Linux将内存按照固定大小的页面（通常为4KB）进行管理。
物理内存被分成多个页面框，每个页面框可以存放一个页面。
当应用程序需要更多内存时，Linux会将一部分不常用的页面从物理内存中换出到硬盘上的交换空间，以腾出空间给新的页面。
而当应用程序访问换出到硬盘的页面时，Linux会将其换入到物理内存中。
3.页表和地址映射：为了实现虚拟内存的管理，Linux使用页表来存储虚拟地址与物理地址之间的映射关系。
每个进程都有自己的页表，用于将进程的虚拟地址转换为物理地址。
Linux使用多级页表来管理大内存空间，以节省内存空间的开销。
4.内存分配算法：Linux通过伙伴系统进行内存的分配。
伙伴系统将整个物理内存按照2的幂次进行划分，并以块为单位进行分配。
当应用程序请求一定大小的内存时，Linux会查找并分配与请求大小最接近的2的幂次块。
如果没有找到合适的块，则会从较大的块中进行分割，直到找到合适的块。
5.内存回收和回收算法：Linux通过页面置换算法回收不再使用的内存页面，以便将其分配给其他进程。
常用的页面置换算法包括最近最少使用（LRU）算法和时钟置换算法。
Linux还通过SLAB分配器来回收和管理内核对象的内存。
总结起来，Linux的内存分配机制包括虚拟内存管理、页面调度和换入换出、页表和地址映射、内存分配算法以及内存回收和回收算法。
LINUX系统基本的内存管理知识讲解
LINUX系统基本的内存管理知识讲解在 LINUX 操作系统中，内存管理是任何管理员必须了解的重要主题之一。
内存管理不仅包括内存的分配和释放，还包括缓存和页面缓存等概念。
以下是 LINUX系统基本的内存管理知识的讲解。
内存分配和释放在 LINUX 中，内存分配和释放是非常重要的操作。
内存分配过程涉及到申请一块连续的内存，而内存释放操作则将已申请的内存归还给系统。
这些操作都会在系统启动时完成，并由内核来管理。
内核负责将申请的内存分配给进程，以及在进程退出或不再需要该内存时回收内存。
内存分配是通过系统调用完成的。
常见的系统调用包括malloc()和free()。
malloc()函数用于申请一定量的内存，而free()函数用于释放该内存。
在 LINUX 中，内存还可以通过open()和mmap()等系统调用进行分配。
open()函数用于打开一个文件，而mmap()函数将该文件映射到内存中。
缓存LINUX 使用缓存机制来提高文件的读取速度。
缓存是将文件的一部分存储在内存中，以便之后更快地访问该文件。
此过程由内核负责完成，并使用缓存替换算法以确保缓存中的数据始终是最有用的数据。
LINUX 中的缓存是通过读取文件系统中的文件并在其中进行缓存的。
当内核需要根据文件系统中的文件读写某个文件时，它会自动查找文件是否已经在缓存中。
如果文件没有在缓存中，则会从磁盘中读取并将其存储在缓存中。
当请求某个文件时，文件将从缓存中读取，而不是从磁盘中读取，这可以大大提高读取速度。
页面缓存在 LINUX 中，页面缓存是一种特殊类型的缓存，用于在内存中存储磁盘数据块的副本。
当文件从磁盘读取时，Linux 将其读取到页面缓存中，并将副本存储在内存中。
每当应用程序请求读取文件时，Linux 将数据块从页面缓存中读取并传递给应用程序。
如果应用程序更改了数据块，则本地副本和磁盘上的数据块将异步更新。
内存管理工具LINUX 中有几个内存管理工具，可以帮助管理员了解内存使用情况。
linux 内核内存优化机制
linux 内核内存优化机制Linux内核是一个开源、免费、可定制的操作系统内核。
其内存优化机制包括物理内存管理、内存管理和内存映射等方面。
这些优化机制旨在提高系统的性能和稳定性，以及最大化利用系统的物理内存资源。
一、物理内存管理：1. 分页机制：Linux将物理内存划分为固定大小的页面，通常为4KB。
它使用页表来映射内存和物理内存之间的关系。
通过分页机制，Linux可以将内存的使用量最小化，并确保每个进程都可以访问到适量的内存。
2. 高速缓存：Linux使用高速缓存技术来提高物理内存的使用效率。
高速缓存是将经常访问的数据保存在CPU中，以便快速访问。
通过使用高速缓存，Linux可以减少内存访问的时间，提高系统的响应速度。
3. 内存分配器：Linux内核提供了多种内存分配器，以满足不同应用程序对内存的需求。
最常用的分配器是SLAB分配器和SLUB分配器。
这些分配器使用高效的算法来管理内存，防止内存泄漏和碎片化。
二、内存管理：1. 页面替换算法：Linux使用页面替换算法来管理内存。
其中最常用的算法是LRU（Least Recently Used）算法，它根据页面的使用情况来决定哪些页面被置换出去。
这样可以减少内存的占用，提高系统的性能。
2. 内存回收：Linux内核可以回收进程不再使用的内存。
它使用了一种被称为“写时复制”（Copy-On-Write）的机制，当多个进程共享同一块内存时，只有在其中一个进程修改了该内存时，才会真正分配一块新的内存，将修改后的数据复制进去。
3. 懒加载：Linux内核支持懒加载，即只有在需要时才加载整个程序或文件到内存中。
这种机制可以节省内存的使用，提高系统的启动速度。
三、内存映射：Linux内核允许进程将磁盘上的文件映射到进程的内存空间中。
这样可以实现文件的快速访问，同时减少对物理内存的占用。
内存映射还支持匿名映射，即将一段内存空间映射为匿名内存区域，用于存储临时数据。
【IT专家】Linux系统在X86上的虚拟内存管理详解 (4)
本文由我司收集整编，推荐下载，如有疑问，请与我司联系Linux系统在X86上的虚拟内存管理详解（4）2013/09/12 0 前言 Linux支持很多硬件运行平台，常用的有：Intel X86，Alpha，Sparc等。
对于不能够通用的一些功能，Linux必须依据硬件平台的特点来具体实现。
本文的目的是简要探讨Linux在X86保护模式上如何实现虚拟内存管理功能。
为简化和方便叙述，本文做如下限定：X86处理器为80486和其后的处理器，X86工作在保护模式，不采用物理内存扩展（使用32bits物理地址），不使用扩展页（页大小为4K）。
凡是与限定模式无关的内容，本文都尽量略过。
Linux的虚拟内存管理中与硬件平台无关的内容在本文中也被略过。
本文所援引的Linux内核源代码版本为Linux 2.2.5。
X86的分段和分页机制 I. X86的分段机制和相应系统结构 X86的分段机制就是将X86的线性地址空间分成许多小空间--段（segment），利用这些段来存储（记录）代码和数据，通过对段的保护来提供一种对数据或代码的保护。
根据每个段的作用和存储内容的不同，X86将段分为三类进程段（代码段、数据段和堆栈段）和两类系统段：任务状态段（TSS，Task-State Segment）和LDT 段 （由于GDT不是通过段描述符和段选择符来访问，因此X86没有认为存在一个GDT段；同理，也不存在IDT段）。
在分段机制，X86使用了如下几种主要数据结构： • 全局描述符表（GDT，Global Describtor Table）：存放系统用的段描述符和各项任务共用的段描述符，可以是上述的任何一类段的段描述符，最大表长64KB； • 局部描述符表（LDT，Local Describtor Table）：存放某个任务专用的各段的段描述符，只能是三类进程段的段描述符和调用门描述符，最大表长4GB； • 段描述符（Segment Describtor）：64bits，用来描述一个段的基地址（该地址是线性地址），该段的类型，对该段操作的限制；。
Linux操作系统中的内存管理和优化技术
Linux操作系统中的内存管理和优化技术在Linux操作系统中，内存管理是一项非常重要的任务。
因为在计算机系统中，内存是最主要的资源之一，也是最容易被浪费或滥用的资源之一。
因此，在Linux系统中要做好内存管理，就必须要清楚该系统如何使用内存、怎样管理内存，以及如何优化内存使用。
一、Linux内存的分类在Linux系统中，我们一般将内存分为两种类型：物理内存和虚拟内存。
物理内存是指计算机实际存在的内存，而虚拟内存是指计算机中的硬盘空间，它在计算机中被用作为一种虚拟化内存的技术。
这种技术使得计算机可以虚拟出额外的内存空间，从而提高系统的内存使用效率。
二、Linux内存的使用在Linux系统中，内存不是一次性分配给所有程序使用的，而是按需分配的。
当系统需要更多内存时，它会从空闲的内存中分配出一部分，然后再使用这些内存来支持系统进程和应用程序。
此外，Linux系统中还有一个内存缓存，它可以帮助系统将经常被访问的数据存储在内存中，以便快速响应用户请求。
三、Linux内存管理在Linux系统中，内存管理模块负责管理系统的内存使用。
这个模块会跟踪系统内存使用情况，并将一部分内存分配给正在运行的进程和应用程序。
此外，如果系统内存使用过量，内存管理模块还能回收不必要的内存，并将其分配给更需要的进程或应用程序。
四、Linux内存优化技术1. 内存调整在Linux系统中，我们可以使用内存调整技术来优化内存使用。
这种技术可以通过修改内核参数来增加系统的内存使用效率。
我们可以使用sysctl命令来修改内核参数。
2. 内存抖动在Linux系统中，如果内存使用过量，就会出现内存抖动的情况。
内存抖动是指系统频繁地将一页内存从内存中换出，然后再将其换入内存。
这种过程会导致系统速度变慢，因此我们需要采取一些措施来优化内存使用。
我们可以在系统中使用Swap分区和Swap文件来降低内存抖动的风险。
3. 内存清理在Linux系统中，我们可以使用内存清理技术来优化内存使用。
linux内存机制
linux内存机制
Linux内存机制是指Linux操作系统中对内存的管理和分配机制。
Linux内存机制是由内核实现的，其目的是为了确保系统稳定性和高效性。
Linux 内存机制包括物理内存管理、虚拟内存管理、内存映射、内存分配和释放等方面。
物理内存管理是指对物理内存的管理和控制。
Linux 内核通过内存映射和页表管理，将物理内存映射到虚拟内存中，实现了内存的隔离和保护。
虚拟内存管理是指对虚拟内存的管理和控制。
Linux 内核通过虚拟内存管理，将进程的逻辑地址空间映射到物理内存中，实现了多个进程的共享内存空间。
内存映射是指将一个文件或设备映射到进程的地址空间中，从而使得这个文件或设备可以像内存一样被访问。
内存分配和释放是指对内存的动态分配和释放。
Linux 内核提供了多种内存分配器，如 SLUB、SLAB 和 Buddy 等，可以根据不同场
景选择不同的内存分配器。
总之，Linux 内存机制是 Linux 操作系统中一个非常重要的子
系统，它为系统提供了高效的内存管理和分配机制，为系统的稳定性和高效性提供了保障。
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linux内存管理
上面代码给出了一个256MB的RAM和512MB交换空间 上面代码给出了一个256MB的RAM和512MB交换空间 的系统情况。第三行输出(Mem:)显示物理内存。Total 的系统情况。第三行输出(Mem:)显示物理内存。Total 列不显示核心使用的物理内存(通常大约1MB)。 列不显示核心使用的物理内存(通常大约1MB)。Used 列显示被使用的内存总额(第二行不计缓冲) Free列 列显示被使用的内存总额(第二行不计缓冲)。Free列 显示全部没有使用的内存。Shared列显示多个进程共 显示全部没有使用的内存。Shared列显示多个进程共 享的内存总额。Buffers列显示磁盘缓存的当前大小。 享的内存总额。Buffers列显示磁盘缓存的当前大小。 第五行(Swap:)对换空间，显示的信息类似上面。如果 第五行(Swap:)对换空间，显示的信息类似上面。如果 这行为全0 这行为全0，那么就没有使用对换空间。在缺省的状 态下，free命令以千字节(也就是1024字节为单位) 态下，free命令以千字节(也就是1024字节为单位)来显 示内存使用情况。使用示内存使用情况。使用-h参数，以字节为单位显内存 使用情况；或者使用使用情况；或者使用-m参数，以兆字节为单位显示 内存使用情况。还可以通过内存使用情况。还可以通过-s参数，使用命令来不间 断地监视内存使用情况： ＃free -b -s5 这个命令将会在终端窗口中连续不断地报告内存的 使用情况，每5 使用情况，每5秒钟更新一次。
vmstat（）命令是一个通用监控程序，是Virtual vmstat（）命令是一个通用监控程序，是Virtual Meomory Statistics（虚拟内存统计）的缩写。如果使 Statistics（虚拟内存统计）的缩写。如果使 用vmstat命令的时候没有使用任何命令行参数，将会 vmstat命令的时候没有使用任何命令行参数，将会 得到一个一次性的报告。vmstat命令报告主要的活动 得到一个一次性的报告。vmstat命令报告主要的活动 类型有进程(procs)、内存(以千字节为单位) 类型有进程(procs)、内存(以千字节为单位)、交换分 区(以千字节为单位)、来自块设备(硬盘驱动器)的输 以千字节为单位)、来自块设备(硬盘驱动器) 入输出量、系统中断(每秒钟发生的次数) 入输出量、系统中断(每秒钟发生的次数)，以及中央 处理单元(CPU)分配给用户、系统和空闲时分别占用 处理单元(CPU)分配给用户、系统和空闲时分别占用 的比例。
Linux内核内存管理：系统内存布局-内核空间和用户空间
Linux内核内存管理：系统内存布局-内核空间和⽤户空间在Linux系统中，每个内存地址都是虚拟的。
它们不直接指向RAM中的任何地址。
每当您访问⼀个内存位置时，都会执⾏⼀种转换机制来匹配相应的物理内存。
让我们从⼀个介绍虚拟内存概念的⼩故事开始。
给定⼀个旅馆，每个房间都可以有⼀个电话，每个电话都有⼀个私⼈号码。
当然，所有安装的电话都是酒店的。
他们都不能从酒店外⾯直接联系上。
如果你需要联系⼀个房间的住户，⽐如说你的朋友，他必须给你酒店的总机号码和他所住的房间号码。
⼀旦你给总机打电话并告诉你需要通话的住户的房间号码，接待员就会把你的电话转接到房间⾥的私⼈电话上。
只有接待员和房间居住者知道私⼈号码映射:(switchboard number + room number) <=> private (real) phone number每当这座城市(或世界上任何地⽅)的某个⼈想要联系住在房间⾥的⼈，他都必须通过热线。
他需要知道正确的酒店热线号码和房间号码。
这样，“总机号码”和“房间号码”就是虚拟地址，“私⼈电话号码”对应的是物理地址。
有⼀些与酒店相关的规则也适⽤于Linux:Hotel Linux您不能联系房间内没有私⼈电话的住户。
甚⾄没有办法尝试这样做。
您的电话将会突然结束您不能访问地址空间中不存在的内存。
这将导致段错误您⽆法联系不存在的住客，或酒店不知道其⼊住，或总机找不到其信息的住客如果您访问未映射的内存，CPU会抛出⼀个页⾯错误，OS会处理它你不能联系已经离开的住客您不能访问已释放的内存。
也许它已经被分配给了另⼀个进程许多酒店可能拥有相同的品牌，但位于不同的地点，每个酒店都有不同的热线电话不同的进程可能有相同的虚拟地址映射到它们的地址空间中，但是指向不同的物理地址有⼀本书(或带有数据库的软件)保存着房间号码和私⼈电话号码之间的映射关系，接待员可以根据需要进⾏咨询虚拟地址通过页表映射到物理内存，页表由操作系统内核维护，并由处理器查询这就是如何想象虚拟地址在Linux系统中⼯作。
Linux命令高级技巧之内存管理与优化
Linux命令高级技巧之内存管理与优化内存管理和优化是Linux系统中的重要主题之一。
Linux命令提供了一些高级技巧，可以帮助我们更好地管理和优化系统内存。
本文将介绍几个常用的Linux命令和技巧，帮助读者了解内存管理和优化的基本概念，并掌握相关的操作方法。
一、查看系统内存信息要了解系统的内存使用情况，可以使用以下命令：1. free命令free命令用来查看系统的内存使用情况，包括总内存、已使用内存、空闲内存等信息。
2. top命令top命令是一个动态的系统监视工具，可以实时查看内存的使用情况，包括内存利用率、缓存使用情况等。
3. vmstat命令vmstat命令可以提供详细的内存统计信息，包括内存的使用率、缓存、交换空间等。
二、内存优化技巧Linux系统提供了一些内存优化技巧，可以提高系统的性能和响应速度。
下面介绍几个常用的内存优化技巧：1. 清理缓存在Linux系统中，系统会将一部分内存用作缓存，以提高系统的性能。
但是有时候缓存占用过多的内存，可以使用以下命令清理缓存：sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches这个命令会清理系统的缓存，释放占用的内存。
2. 调整交换空间交换空间是一种虚拟内存的形式，当物理内存不足时，系统会将一部分数据交换到硬盘上。
可以使用以下命令调整交换空间的大小：swapon /dev/sdX // 启用交换空间swapoff /dev/sdX // 关闭交换空间这里的sdX是指硬盘的设备名，例如sda、sdb等。
3. 调整内存分配策略Linux系统可以使用不同的内存分配策略，包括用户态内存分配和内核态内存分配。
可以使用以下命令调整内存分配策略：echo Y > /sys/module/XXX/parameters/parameter_name这里的XXX是指内存管理模块的名称，parameter_name是指参数的名称。
linux内核原理
linux内核原理Linux内核是一种开源的操作系统内核，它是操作系统最底层的部分，负责管理计算机的各种硬件资源并提供给其他软件运行所需的服务。
本文将介绍Linux内核的原理，包括其架构、进程管理、内存管理和文件系统等方面。
Linux内核的架构是以模块化的方式设计的，主要由核心模块、设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等组成。
核心模块是内核的主要部分，负责处理系统调用、进程管理和内存管理等功能。
设备驱动程序用于管理和控制计算机的硬件设备，文件系统用于管理计算机上的文件和目录，而网络协议栈则是负责处理网络通信的部分。
进程管理是Linux内核的核心功能之一、进程是指在运行中的程序，Linux内核通过进程管理功能来创建、调度和终止进程。
每个进程都有自己的进程控制块（PCB），内核利用PCB保存进程的状态信息，包括进程的代码、数据、堆栈和打开的文件等。
内存管理是Linux内核的另一个重要功能。
内核通过内存管理功能来为进程分配和管理内存。
Linux内核使用虚拟内存技术，将物理内存分成固定大小的页，并为每个进程分配虚拟地址空间。
内核通过页表来管理虚拟地址空间和物理内存之间的映射关系，以实现进程之间的隔离和保护。
文件系统是Linux内核的一个重要组成部分。
Linux内核支持多种文件系统，包括常见的ext4、NTFS和FAT等。
文件系统管理计算机上的文件和目录，通过文件系统接口提供对文件的读写和操作。
Linux内核利用文件描述符来标识打开的文件，并通过虚拟文件系统层将文件系统的具体实现与应用程序解耦。
除了上述功能，Linux内核还负责处理中断和系统调用等事件。
中断是计算机硬件的一种机制，用于通知内核有特定的事件发生，如硬件故障或外部设备的输入。
内核通过注册中断处理程序来响应中断事件，并进行相应的处理。
系统调用是应用程序与内核之间的接口，应用程序可以通过系统调用请求内核执行特定的操作。
总结来说，Linux内核是一种开源的操作系统内核，负责管理计算机的各种硬件资源并提供给其他软件运行所需的服务。
linux内核内存管理函数流程
linux内核内存管理函数流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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总结一下 Linux Kernel中内存分配方式
总结一下Linux Kernel中内存分配方式上周针对一个内存fragment issue的研究，让我开始重新总结kernel里对内存分配的方式和方法，如有不对请指教：页分配unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)直接从buddy系统中获得原始页。
最原始的分配方式。
slab 分配器 1. 通用cachevoid *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)kmalloc 基于以下几种size的mem cache：32, 64, 128, 256, 512, 1,024, 2,048, 4,096,8,192, 16,384, 32,768, 65,536 和131,072 bytes。
其本质也是调用kmem_cache_alloc来分配object。
所以kmalloc一次最大可分配的size为128KB。
kmalloc 分配速度很快，在分配时需注意gfp flag参数：在不interrupt上下文（ISR, softirq, tasklet）及不可睡眠上下文使用GFP_ATOMIC。
内核还增加了内存清零的分配函数：kzalloc。
2. 专用cache kmem_cache_create()void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)如果你需要频繁的分配和释放某个结构，建议不要采用kmalloc，而是自己在slab系统中创建memory cache。
指定该结构的object size。
分配时使用kmem_cache_alloc。
同样的slab object大小也有限制，一般情况下一个MAX_OBJ_ORDER是5，也就是32个页，128KB。
非连续内存分配void *vmalloc(unsigned long size)超过128KB的内存显然不能使用slab分配，并且当申请的连续内存大小不能在buddy系统中得到满足，那么就需要使用vmalloc。
Linux0.11内核在X86下的内存管理（MMU）学习笔记
Linux0.11内核在X86下的内存管理（MMU）学习笔记最近看了很多关于内存管理的资料，总结异同，记录下近期学习的⼼得，以后，可能没这么多时间写⼼得了。
1 基本概念1.1物理内存在Linux0.11内核中，为了有效的使⽤机器中的物理内存，在系统初始化阶段内存被划分成为⼏个功能区域，如下图：其中，Linux内核程序占据在物理内存的开始部分，接下来是供硬盘或软盘等块设备使⽤的⾼速缓冲部分（其中要扣除显卡内存和ROM BIOS所占⽤的内存地址范围640K—1MB）。
当⼀个进程需要读取块设备中的数据时，系统会⾸先把数据读到⾼速缓冲区中；当有数据需要⽤到块设备上去时，系统也是先将数据放到⾼速缓冲区中，然后由块设备驱动程序写到相应的设备上。
内存的最后部分是供所以程序可以随时申请和使⽤的主内存区。
内核程序在使⽤主内存区是，也同样⾸先要向内核内存管理模块提出申请，并在申请成功后⽅能使⽤。
对于含有RAM虚拟盘的系统，主内存区头部还要划去⼀部分，供虚拟盘存放数据。
1.2内存寻址内存是指⼀组有序字节组成的数组，每个字节有唯⼀的内存地址。
内存地址则是指对存储在内存中的某个指定数据对象的地址进⾏定位。
数据对象是指存储在内存中的⼀个指定数据类型的数值或字符串。
80X86⽀持多种数据类型：1字节、2字节（1个字）、或4字节（双字或长字）的⽆符号整型数或带符号整型数，以及多字节字符串等。
对于80X86CPU来说，其地址总线宽度为32位，因此可寻址的地址空间范围是0—2^32(4GB)的物理内存，这是就产⽣⼀个冲突，我们实际上使⽤的物理内存⼀般没有4GB 这么⼤阿，怎么办，于是就引⼊了⼀个关键的技术：内存管理（MMU）。
1.3 地址转换过程中3个特殊地址的概念虚拟地址(VA, Virtual Address)是指由程序产⽣的由段选择符和段内偏移地址两个部分组成的地址。
因为这两部分组成的地址并没有直接⽤来访问物理内存，⽽是需要通过分段地址变换机制处理或映射后才对应到物理内存地址上，因此这种地址被称为虚拟地址。
linux内存的管理机制
linux内存的管理机制摘要：1.Linux内存管理机制简介2.虚拟内存与物理内存的映射3.内存分配策略4.内存回收机制5.内存碎片整理6.总结正文：Linux内存管理机制是操作系统中至关重要的一部分，它负责处理物理内存的分配、回收和优化。
本文将为您详细介绍Linux内存管理机制的各个方面。
1.Linux内存管理机制简介Linux内存管理机制主要包括虚拟内存、物理内存以及它们之间的映射。
虚拟内存是一种抽象的概念，它为每个进程提供了一定大小的连续内存空间。
物理内存则是实际存在的内存资源。
虚拟内存和物理内存之间的映射由内存管理单元（MMU）完成。
2.虚拟内存与物理内存的映射虚拟内存和物理内存之间的映射关系由页表（Page Table）维护。
页表包含一个虚拟地址到物理地址的映射项，用于描述虚拟内存中的一个页面在物理内存中的具体位置。
虚拟地址空间包括代码段、数据段、堆和栈等，而物理内存则包括内存页框（Page Frame）。
3.内存分配策略Linux内存分配策略采用基于伙伴算法的内存分配器（Memory Allocator）。
伙伴算法将内存页框分为不同大小的小块，并按照一定的规则进行组织。
当进程请求内存时，分配器会根据请求大小选择合适的内存块进行分配。
释放内存时，分配器会将内存块回收并放回伙伴系统，以便后续分配。
4.内存回收机制Linux内存回收机制主要依赖于页面回收（Page Reclaiming）和内存压缩（Compaction）技术。
页面回收通过查找并回收不再使用的页面来回收内存。
内存压缩则是在物理内存紧张时，将多个小块内存合并成一个更大的内存块，以减少碎片。
5.内存碎片整理内存碎片整理是指对内存中的小块进行重新组织，以提高内存利用率。
Linux提供了内存整理器（Memory Organizer），用于定期对内存进行碎片整理。
内存整理器会检测内存中的碎片，并尝试重新组织内存块，以便为新的内存请求提供更大的连续空间。
linux的内存管理机制
linux的内存管理机制摘要：一、Linux 内存管理机制简介二、物理内存与虚拟内存的概念三、Linux 内存管理机制的工作原理1.页式内存管理2.段式内存管理四、内存分配与释放1.内存分配策略2.内存释放策略五、Linux 内存管理的优势与不足六、总结正文：Linux 作为一种广泛应用于服务器和嵌入式系统的操作系统，其内存管理机制在保证系统稳定运行方面起到了关键作用。
本篇文章将为您详细介绍Linux 的内存管理机制。
首先，我们需要了解物理内存与虚拟内存的概念。
物理内存是指系统硬件提供的内存大小，是真正的内存。
虚拟内存则是物理内存的扩展，它是一种策略，用于满足物理内存的不足。
Linux 内存管理机制的工作原理可以分为页式内存管理和段式内存管理。
页式内存管理将物理内存划分为固定大小的页框和逻辑上的页，通过页表来实现从逻辑页到物理页的映射。
段式内存管理则将物理内存划分为多个段，每个段包含一组逻辑地址，通过段表来实现从逻辑段到物理段的映射。
在内存分配与释放方面，Linux 采用动态内存分配策略，即在程序运行过程中根据需要动态分配内存。
当程序不再需要某块内存时，系统会将其回收以便再次使用。
内存释放策略包括直接释放和垃圾回收两种方式。
直接释放是指程序主动释放不再使用的内存，而垃圾回收则是系统自动检测并释放不再使用的内存。
Linux 内存管理的优势在于，通过页式和段式内存管理，实现了对物理内存的高效利用，同时提供了对虚拟内存的支持，使得程序能够运行在比实际物理内存更大的地址空间。
然而，Linux 内存管理也存在一定的不足，例如在内存分配和释放过程中，可能会产生内存碎片，导致内存利用率降低。
总之，Linux 的内存管理机制通过页式和段式内存管理，实现了对物理内存的高效利用，同时支持虚拟内存，为程序运行提供了更大的地址空间。
linux存储管理
两级分页机制
使用2级页表进行地址映射。 第一级：页表目录
第二级：页表
系
统
计 算 机 操 作
6.3.2 地址转换
32位线性地址划分成3个域：
系
统
计 算 机 操 作
地址转换
系
统
计 算 机 操 作
页表目录表
页表目录表每一个表项是32位，指向每一个页 表起始地址。
系
统
页表目录域为10位，页表目录表最多可以有 1024个表项。 每个表项为4字节，页表目录表 的最大长度为4KB。 页表目录表在内存中占用 一个页面。
符中。G=0以字节为段长度单位，在系统描述符 中
操 D:操作长度。D=1, 32位代码段。D=0,16位代码段 作 R:保留
系 U：操作系统程序员自行定义
统
计
6.2.3 分段机制的存储保护
80X86分段机制提供2级越界保护机制：
第一级：访问段描述符表时
算 1. 地址越界保护 机 操 作
GDTR寄存器的表限位限定了段号范围
统
段描述符属性字节设置R/W位。R/W为1才允 许写
计 算 机 操 作
6.3 8086分页机制
分页机制：线性地址物理地址
系
统
计 算
6.3.1 80x86分页机制
线性地址空间 机 分成大小相同 操 的页面，物理 内存划分成同 作 样大小存储块
系 逻辑页面和物
统
理页面大小： 4KB
计 算 机 操 作
机 操 作
LDTR：是一个16位寄存器，它指出当前进程LDT描述 符在GDT中的位置。 在进程切换时，从当前进程的 TSS中取出LDT选择符的值，并装入LDTR寄存器内， LDTR高速缓存：48B，存放当前进程的LDT
Linux内存管理详解
Linux内存管理详解13.内存管理13.1.引言linux对物理内存的叙述机制存有两种：uma和numa。
linux把物理内存分割为三个层次去管理：存储节点（node）、管理区（zone）和页面（page）。
uma对应一致存储结构，它只须要一个node就可以叙述当前系统中的物理内存，但是numa的发生超越了这种平淡，此时须要多个node，它们被统一定义为一个名叫discontig_node_data的数组。
为了和uma相容，就将叙述uma存储结构的描述符contig_page_data放在该数组的第一个元素中。
内核布局选项config_numa决定了当前系统是否支持numa机制。
此时无论uma还是numa，它们都是对应到一个类型为pg_data_t的数组中，便于统一管理。
图71.nodezone和page的关系上图叙述linux管理物理内存的三个层次之间的流形关系。
从图中可以窥见一个存储节点由pg_data_t叙述，一个uma系统中只有一个node，而在numa中则可以存有多个node。
它由config_nodes_shift布局选项同意，它就是config_numa的子选项，所以只有布局了config_numa，该选项才起至促进作用。
uma情况下，nodes_shift被定义为0，max_numnodes也即为为1。
include/linux/numa.h#ifdefconfig_nodes_shift#definenodes_shiftconfig_nodes_shift#else#definenodes_shift0#endif#definemax_numnodes(1<<nodes_shift)这里主要了解uma机制。
contig_page_data 被定义如下：mm/page_alloc.cstructpglist_data__refdatacontig_page_data={.bdata=&bootmem_node_data[0]};export_symbol(contig_page_data);structpglist_data即是pg_data_t的原型。
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大话Linux内核X86内存管理
作者：Alanx
Email:zhangsuozhu@
即然用“大话”二字，表明本文非正规的教程，可能会有勘误，也可能因本人水平有限，存在的理解错误，希望大家能及时帮我纠正这些错误，以免误人子弟。
很早以前我一直想研究内核，但通常看完第一章linux介绍后，在第二章的内存管理上一头雾水，兴趣顿失。
这几天刚好忙完项目，有些时间，所以仔细思考了一下，终于对内存管理的一点肤浅的认识，即尔提笔写此文章。
希望对同样对内存管理茫然无助的朋友有所帮助。
一、最简单的内存管理模式应该是什么样子的？
我们都知道，内存存取的最小单位是字节，我们的程序每次可以存取一个字节的内存单元。
那么好了，让我们时光倒流，回到计算机设计的最初。
如果是我设计，可能是这样的。
我有一个16位的地址总线，那么这16位地址总线可以表示的范围是0~65535个数。
即64K 个数。
如果我用这16位地址总线来存取内存单元，那么最多可能存取64K个字节。
这时，如果我们有一个16位的寄存器。
可以在寄存器中保存这任何一个内存单元的地址。
图：
那么可能有人会说。
64K个字节太小了。
我想要大点可以吗？有一个办法就是增加地址总线的宽度。
比如，我们的8086把地址总线设计成了20位。
那么这20位总线可以表示的是1M个数，即通过20位地址总线可以访问1M个内存单元。
可问题又来了，因为8086的寄存器是16位的。
如果我要把一个内存地址简单的存到寄存器中，只能最大表示64K的内存。
如果再多就无法表示了。
那么怎么解决这个问题的。
就必须把寄存器也设计成20位。
或再想其它的办法。
Intel公司的硬件工程师没有选择扩大寄存器的位数，而是想出了一个办法。
他们用二个寄存器来表示内存地址。
有点类似于我们的数学中的10位数，比如
27，用第一个寄存器表示2，用第二个寄存器表示7。
如图：
但二个寄存器表示的范围太大了，每个16位，二个就是32位，足以表示4G(0xFFFFFFFF)大小的内存。
而实际上8086的地址总线只有20位。
所以他们让二个寄存器错位叠加来表示一个20位的内存地址。
把第一个寄存器向前错4位再加上第二个寄存器。
从而得到一个20
位的内存地址。
这是就是传说中的8086的段。
随着时间的推移，硬件的制造水平也不断发展。
人们造出了32位的寄存器。
地址总线也变成了32位（注：286 24位地址时代这里略过）。
这就简单了，可以用32位寄存器直接来存放32位的内存地址了。
如果这时设计计算机会变的简单许多。
但8086时代已经前生了很多运行在分段模式的应用程序，这些程序将不能应用在新设计的32位计算机上。
所以Intel 的硬件设计师不得不兼容以前的老程序，而在硬件设计上作出折中的解决方案。
于是二个名词产生了即实模式与保护模式。
1、实模式
在Intel设计的386计算机中，如果不作开启保护模式的操作，将在这种模式上对内存进行存取，这种模式即我们前面所说的内存存取方式。
虽然寄存器全部是32位的。
但这种模式下只能用其低16位，所能存取的内存也最大只有1M。
1M以上的内存对这种模式来说无法对其操作。
2、保护模式
通过设定某个特殊的寄存器中相应的位，我们可以开启这种模式。
开启这种模式后，我们就可以用完整的32寄存器了。
即然可以用32位寄存器了，我们是否就可以简单的设计一个计算机，用一个寄存器表示一个实际的内存地址然后直接存取呢？
实际情况远非如此。
请考虑如下问题，有二个用户分别运行计算机上的二个程序。
但这二个用户都有各自的秘密，A用户用程序把秘密存入在内存单元0X8000处，B用户把秘密存放在内存单位0x9000处。
如果用我们设计的计算来运行，二个用户根本无法保护自已的秘密。
因为无论是谁都可以通过寄存器来访问这个二地址。
那怎样才能保护这二个地址的秘密呢？
这就是保护模式要处理的问题。
这时硬件设计者们又提出了二个概念，逻辑地址与物理地址。
让二个用户仍然认为他们的秘密保存到了他们想保存的内存地址中，但这个内存地址是逻辑地址，也就是说这二个地址只是他们自已知道的逻辑上的地址，并非真实的保存在这二个地址的内存中（物理内）。
而是由操作系统来决定这二个地址存放到哪里。
同时，操作系统严格的保守这二个真实地址（物理地址）的位置信息。
不会让这二个用户知道。
在此，就需要操作系统与硬件来配合完成这样的工作。
在硬件设计上，用三个寄存器来生成一个内存的实地址。
段表寄存器、段选择寄存器以及一个32位的地址寄存器。
由操作系统来管理段表寄存器的值，以及段表寄存器指向的物理地址的内容。
而应用程序来管理自身的段选择寄存器。