Linux虚拟内存管理基础v

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linux ulimit 参数

linux ulimit 参数

linux ulimit 参数ulimit是Linux系统中的一个命令,用于设置限制用户的资源使用。

它可以帮助管理员控制用户对系统资源的访问,并防止用户滥用资源导致系统崩溃或耗尽。

在Linux系统中,每个用户都有一组资源限制,例如CPU时间,内存使用,文件打开数等。

ulimit命令可以用来查看和修改这些限制。

它允许管理员限制或扩展用户的资源使用。

ulimit命令的一般语法是:ulimit [-SHacdflmnpqrstuvx] [限制项]常用的ulimit参数包括:- -a:显示当前所有资源的限制。

- -c:设置程序的内核核心文件大小限制,单位是字节。

- -d:设置数据区大小限制,单位是KB。

- -f:设置文件大小限制,单位是KB。

- -i:设置用户最多可以打开的文件数。

- -l:设置最大锁定内存地址空间的大小,单位是KB。

- -m:设置可用的最大虚拟内存大小,单位是KB。

- -n:设置可以创建的文件描述符的最大数量。

- -p:设置管道缓冲区的大小,单位是KB。

- -s:设置堆栈大小限制,单位是KB。

- -t:设置CPU时间限制,单位是秒。

- -u:设置用户的最大进程数量。

- -v:设置虚拟内存大小限制,单位是KB。

限制项取值可以是一个具体的数字,也可以是一个“soft limit”和“hard limit”的组合。

- soft limit:软限制,不允许超过该值,但用户可以调整。

- hard limit:硬限制,用户不允许超过该值,即使是root用户也不行。

可以使用“ulimit -a”命令来查看当前系统的所有限制项及其值。

例如,可以查看当前系统允许的最大用户进程数量,最大打开文件数等。

ulimit命令的设置是临时的,对当前的终端会话生效。

如果希望设置永久生效,需要修改配置文件。

在Linux系统中,资源限制是由内核管理的。

可以通过查看/proc文件系统中的特定文件来了解当前系统的资源限制。

例如,可以查看/proc/sys/fs/file-max文件来查看系统最大文件数的限制。

linux的内存管理器任务和职责

linux的内存管理器任务和职责

linux的内存管理器任务和职责
Linux的内存管理器的任务和职责如下:
1. 分配和回收内存:Linux的内存管理器负责分配和回收系统的物理内存。

它根据需要将内存分配给进程和系统服务,当它们不再需要时,将它们释放回内存池。

2. 内存映射和交换:内存管理器对于内存映射和交换也负有主要职责。

内存映射是将文件映射到虚拟内存空间或将虚拟内存空间映射到设备文件的过程。

交换则是将不再活跃的进程的内存数据移到磁盘中,以释放物理内存。

3. 内存页缓存:内存页缓存可以提高文件系统的性能,内存管理器可以管理这些缓存,确保缓存的内容始终与磁盘上的文件同步。

4. 虚拟内存管理:内存管理器负责将虚拟内存空间映射到物理内存,同时还需要处理由于内存不足而产生的页面置换和页面调度。

5. 保护和安全性:内存管理器通过设置页面权限位和进行用户空间和内核空间之间的分离来提供保护和安全性。

操作系统中虚拟内存的管理

操作系统中虚拟内存的管理

操作系统中虚拟内存的管理在使用操作系统时,我们经常会涉及到虚拟内存的概念。

虚拟内存是一种通过硬盘来扩展计算机的物理内存,让计算机看起来拥有更多的内存空间,从而提升计算机的运行效率。

虚拟内存的管理是操作系统中非常重要的一部分,下面就来介绍一下操作系统中虚拟内存的管理。

一、内存分页内存分页是指将整个物理内存分成多个大小相同的分页,每个分页的大小通常为4KB或8KB。

然后将每个进程的虚拟内存也分成多个相同大小的虚拟页面,每个虚拟页面映射到一个物理页面。

这样一来,进程就可以按照页面单位来管理内存。

当进程访问一个虚拟页面时,操作系统会根据虚拟页面的映射关系,将其转换为物理页面并读取其内容。

如果虚拟页面没有被映射到物理页面,那么操作系统就需要将一个空闲的物理页面映射到该虚拟页面上,并将其内容从硬盘中读取进来。

二、页面置换随着进程的运行,部分物理页面会被频繁使用,而另一部分页面则很少使用甚至没有使用过。

为了更好地利用内存空间,操作系统需要对页面进行置换。

页面置换算法的目标是在物理页面不足时,寻找最适合置换出去的物理页面,并将其替换成要使用的新页面。

常见的页面置换算法有FIFO、LRU、Clock和Random等。

其中,FIFO算法是按照物理页面被加载的时间顺序来置换的,即最先加载进来的页面最先被置换出去。

LRU算法则是按照物理页面最近被使用的时间顺序来置换的。

这样,被最少使用的页面就会被优先置换出去,从而留出更多的页面空间给新页面使用。

三、页面缓存为了提高读取速度,操作系统会将最近使用的物理页面缓存到内存缓存区中,以便下一次访问时能够更快地读取。

而当物理页面不足时,操作系统也会优先将内存缓存区中的页面置换出去,以腾出空间给其他页面使用。

四、页面共享有些进程可能会需要共享同一个物理页面,以节省内存空间并提高系统性能。

比如多个进程在同时运行相同的程序时,它们所使用的代码部分可以共享同一个物理页面,减少了内存开销。

linux系统基础知识

linux系统基础知识

linux系统基础知识Linux系统基础知识Linux是一种自由和开放源代码的类Unix操作系统,它是由Linus Torvalds在1991年首次发布的。

Linux系统具有高度的可定制性和灵活性,因此在服务器、超级计算机、移动设备等领域得到了广泛的应用。

本文将介绍Linux系统的基础知识,包括Linux的发行版、文件系统、用户和权限、命令行和图形界面等方面。

一、Linux的发行版Linux系统有许多不同的发行版,每个发行版都有自己的特点和用途。

常见的Linux发行版有Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、Red Hat等。

这些发行版都是基于Linux内核开发的,但它们的软件包管理、安装方式、默认桌面环境等方面有所不同。

选择适合自己的Linux发行版可以提高工作效率和使用体验。

二、文件系统Linux系统的文件系统采用树形结构,根目录为/。

在根目录下有许多子目录,如bin、etc、home、usr等。

其中,/bin目录存放系统命令,/etc目录存放系统配置文件,/home目录存放用户的主目录,/usr目录存放系统软件和库文件等。

Linux系统支持多种文件系统,如ext4、NTFS、FAT32等。

文件系统的选择取决于使用场景和需求。

三、用户和权限Linux系统是一个多用户系统,每个用户都有自己的用户名和密码。

用户可以通过命令行或图形界面登录系统,并执行各种操作。

Linux 系统采用权限控制机制,每个文件和目录都有自己的权限。

权限分为读、写、执行三种,分别对应数字4、2、1。

文件和目录的权限可以通过chmod命令进行修改。

Linux系统还有超级用户root,拥有系统的最高权限,可以执行任何操作。

四、命令行Linux系统的命令行界面是其最基本的界面,也是最强大的界面。

通过命令行可以执行各种操作,如创建文件、修改权限、安装软件等。

Linux系统的命令行界面有许多命令,如ls、cd、mkdir、rm、chmod等。

linux内存分配机制

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。

kswapd原理

kswapd原理

kswapd原理Kswapd是一种内核线程,它的主要任务是尝试回收被进程使用的内存,将其交换到磁盘上,以便系统中的总内存使用率得以控制。

在Linux系统中,如果内存使用率过高,系统可能会出现卡顿、延迟和崩溃等问题,而kswapd 线程则是解决这些问题的关键。

一、Linux系统的虚拟内存管理机制在Linux系统中,所有的进程都运行在独立的内存空间中,每个进程分配的内存大小是有限的。

当进程申请内存超出其分配的空间时,就会发生内存溢出,系统将其自动终止。

为了避免内存溢出,Linux系统引入了虚拟内存的概念。

虚拟内存是指将物理内存和磁盘空间结合起来使用,将进程所需的数据和代码保存在物理内存和磁盘空间中,实现内存扩展。

Linux系统中,虚拟内存管理机制主要由以下几个部分组成:1、页表:每个进程都拥有独立的页表,用于记录虚拟地址和物理地址之间的映射关系。

2、页面置换算法:Linux系统中采用了一系列的页面置换算法,主要包括最少使用算法(LRU)、时钟算法、快速淘汰算法等,用于实现页面的实际置换。

3、内存回收机制:Linux系统中还配备了一些内存回收机制,例如kswapd线程,用于回收闲置的物理内存,将其交换到磁盘上,以便更好地管理内存空间。

二、kswapd线程的工作原理在Linux系统中,kswapd线程主要负责回收闲置的物理内存,将其交换到磁盘上,并将这些空闲物理内存缓存起来,以供后续进程使用。

kswapd线程的工作原理可分为以下几个步骤:1、检查内存使用率kswapd线程会周期性地检查系统中的内存使用率,如果发现内存使用率过高,则会进入下一步操作。

2、选择可回收的物理内存kswapd线程会逐一检查系统中的物理内存,找到最适合回收的物理内存块。

通常情况下,kswapd线程会优先回收已经被缓存的物理内存块,这些内存块曾经被使用过,但目前已经闲置。

3、将物理内存交换到磁盘上一旦kswapd线程找到可回收的物理内存块,就会将其交换到磁盘上,释放出物理内存的空间,以便后续进程使用。

实验8Linux的内存管理

实验8Linux的内存管理

内存管理的概念
内存管理的定义
内存管理是指操作系统对计算机内存 资源的分配、回收、保护和扩充等一 系列操作,以确保系统高效、稳定地 运行。
内存管理的目标
提高内存利用率,减少内存碎片,实 现多任务环境下的内存共享和保护, 以及提供虚拟内存等。
Linux内存管理的特点
分段和分页机制
Linux采用分段和分页机制来管理内存,将物理内 存划分为大小相等的页框,同时将进程地址空间 划分为多个段,每个段对应一个页表项,实现地 址空间的隔离和权限控制。

03 通过实验操作和观察,加深对Linux内存管理的 理解和认识。
实验环境
操作系统
Linux(建议使用Ubuntu或CentOS等常见发行版 )
开发工具
GCC编译器、GDB调试器、Valgrind内存检测工 具等。
实验材料
一台配置有Linux操作系统的计算机,具备基本的 编程和调试能力。
02
Linux内存管理概述
VS
共享内存的实现方式
在Linux中,共享内存可以通过shmget() 、shmat()和shmdt()等系统调用来实现 。首先,使用shmget()函数创建一个共 享内存段;然后,使用shmat()函数将共 享内存段连接到当前进程的地址空间;最 后,使用shmdt()函数将共享内存段从当 前进程的地址空间中分离。
06
内存优化与性能提升
内存泄漏问题及其解决方案
内存泄漏定义
内存泄漏是指程序在申请内存后,未能正确释放,导致系统内存逐 渐耗尽的现象。
检测工具
使用Valgrind等内存检测工具,可以检测程序中的内存泄漏问题。
解决方案
及时释放不再使用的内存,避免不必要的内存申请,采用智能指针等 RAII技术来管理内存。

Linux的内存管理

Linux的内存管理

total Mem: 256024 −/+ buffers/cache: Swap: 522072
used 192284 80604
free 63740 75420
shared 0
buffers 10676
cached 101004
0
522072
表8-1中第二行输出(Mem:)显示物理 中第二行输出(Mem:) 内存:total列显示共有的可用内存 列显示共有的可用内存( 内存:total列显示共有的可用内存(不显示 核心使用的物理内存,通常大约1MB), 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 free列显示 used列显示被使用的内存总额,free列显示 列显示被使用的内存总额, 全部空闲的内存,shared列显示多个进程共 全部空闲的内存,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 享的内存总额,buffers列显示磁盘缓存的当 前大小。 前大小。 表8-1中第二行输出(Swap)显示交换 中第二行输出(Swap) 空间的信息,与上一行类似。 空间的信息,与上一行类似。如果该行为全 0,则没有使用交换空间。 则没有使用交换空间。
1.实时监控内存使用情况 (1)在命令行用“free”命令监控内存使 在命令行用“ 用情况
在提示符后输入命令free:# 在提示符后输入命令free:#free :#free 表8-1所示为输出情况。 所示为输出情况。
表8-1
一个256MB的RAM和512MB交换空间的系统情况 的 一个 和 交换空间的系统情况
Linux的内存管理 Linux的内存管理
一、实验目的 二、实验工具与设备 三、实验预备知识 四、实验内容和步骤 五、实验总结

内存管理基础

内存管理基础

系统对进程的虚拟内存管理:mm{},vm_area_struct{}系统对物理内存管理:page{}每个进程都可用4G的虚拟地址空间 0~4G,每个进程的页表不同(page table : 内存映射。

Memory mapping)几种内存地址:物理地址(PA),虚拟地址:内核空间: 3~4G共1G, 内核虚拟地址(其中包括896M的内核逻辑地址)又划分为两部分:实际的物理地址直接映射到内核空间,当实际物理内存>896M时,此时要做映射,通过建立页表,只有前896M存在这种映射关系当实际物理内存<896M时,PA全部映射到内核空间,此时内核VA –3G=对应的物理PA,反之亦然。

此部分地址称为内核逻辑地址区域kernellogical address用户空间: 0~3G ,页表映射高端内存: >896M的内存空间以上4G虚拟地址空间分配见本子Figure-1。

重点掌握kernel logical address见课件涉及到的内核结构体:task-struct { mm_struct *mm ;}mm_struct *mm {pgd_t pgd;}vm_area_struct * mmap{ } /* emphasis Linux内核中对应进程内存区域的数据结构,一个进程有多个内存区域,所以有多个vma*/cat /proc/<pid>/map内存映射的两层含义:1. 把VA 映射到对应的 PA 上(对VA的操作即对PA的操作)2. 把一个文件的地址空间(文件打开后有缓存,即文件打开后存在于内存上,占用一定内存空间)映射到进程,让进程可以通过访问内存从而访问文件。

内存映射的基本单位都是VMA,如structfile_operations{int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);}Linux内存管理中,4G的进程地址空间, 0-3G为用户空间,3-4G为内核空间,内核空间中小于896M的虚拟内存可以通过offset容易的映射到物理内存,大于896M的部分通过页表映射到物理内存,假如只有800M内存,会被内核空间完全映射,那用户空间的虚拟地址映射到物理内存哪里?是不是内核空间虽然能够完全映射到物理内存,但是因为不会全部使用物理内存,所以当用户空间需要内存映射时,会从物理内存中空闲的部分进行映射?如果是这样,对于物理内存而言,同时存在着内核空间的映射和当前进程的用户空间的映射Problems:文件打开后被调入内存,称之为缓存下载一个新的内核叶框与页区别页的状态page cache, buffer cachefile inodechar tr = malloc(0);把各个函数都用一下,把每个函数的返回值打印出来,看在哪个空间内。

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

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虚拟存储管理剖析

Linux虚拟存储管理剖析
20 0 8年 l 月 1 第 2卷 第 6 6 期
合肥 师范学院学报
J u n l fHee Te c esColg o r a fi a h r l e o e
N0v 2 08 . 0
Vo. 6No 6 12 .
Ln x虚 拟 存 储 管 理 剖析 iu
殷 荣庆
1 引 言
ME 是 8 6 M 9 MB 至 未 尾 。每 个 管 理 区 由 一 个
sr tz t uc one
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Ln x操 作 系统正 逐渐 为 商业 界 、 术 界 、 iu 学 自由
src 描 述 , 录 保 护 管 理 区 的 锁 、 tut 记 管
软件世界所关注 , 作为一个成熟 的操作系统 , 它的特 征、 功能 、 能 日趋完 善 。L n x的虚 拟存 储 管 理 在 性 iu
me ma m p是 sr c p g 数 组 , 于 实 现 物 理 地 址 tu t a e 用
2 Ln x物 理 内存 描 述 iu L n x的物理 内存 被 分 为许 多簇 , 个 簇 都 被 iu 每
与 物 理 页 面 的 映射 。节 点 、 理 区 、 面 的关 系 见 管 页
2 2 管理 区 .
图 1 节 点 、 理 区 、 面 的 关 系 管 页
3 Ln x页表 管理 iu
3 1 线 性 地 址 。

管 理 区 的 类 型 分 为 三 种 , 别 为 Z NE— 分 O
DM A 、 ONE NORM A L、 ONE HI Z Z GHME , M 因
4 一 n x虚 拟 内存 描 述 L u i
Ln x 从 0开 始 的物 理 地 址 映射 成 3 iu 把 GB开 始 的虚 拟地 址 , 因此 可 以简 单 地将 任 意 一 个 虚 拟 地 址 减去 3 B而 获得 其物 理地 址 , 之物 理地 址 加 上 G 反

Linux系统运维基础管理命令总结

Linux系统运维基础管理命令总结

Linux系统运维基础管理命令总结1、查看系统负载命令:w、uptime[root@localhost ~]# w23:38:24 up 33 days, 1:03, 1 user, load average: 0.00, 0.01, 0.05USER TTY FROM LOGIN@ IDLE JCPU PCPU WHATroot pts/0192.168.56.1 Fri16 0.00s 0.95s 0.00s w[root@localhost ~]# uptime23:38:38 up 33 days, 1:03, 1 user, load average: 0.00, 0.01, 0.05load average:1分钟内系统的平均负载值,5分钟内系统的平均负载值,15分钟内系统的平均负载值这个值的意义是,单位时间段内CPU活动进程数。

这个值越⼤就说明服务器压⼒越⼤。

⼀般情况下这个值不超过服务器cpu数量就没有关系。

假设服务器的cpu数量为8,那么这个值若⼩于8,就说明当前服务器没有压⼒,否则就要关注⼀下了。

那么如何查看服务器有⼏个cpu呢?[root@localhost ~]# cat /proc/cpuinfo |grep processor #查看cpu核数processor : 0[root@localhost ~]# cat /proc/cpuinfo |grep processor |wc -l1[www@wef66fxcdgkbsdsd790fd9z ~]$ cat /proc/cpuinfo |grep processor|wc -l #线上环境使⽤了4核42、vmstat详解[root@localhost ~]# vmstat 15procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st201540126124060036400014120199000015401261240600364000016528600100002015401261240600364000015228000100001015401261240600364000015727601990010154012612406003640000166281109900①procs 显⽰进程相关信息r:表⽰运⾏和等待cpu时间⽚的进程数。

linux内存机制

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分区 标准 lvm

linux分区 标准 lvm

linux分区标准 lvm在Linux系统中,分区是管理磁盘空间的重要方式,而逻辑卷管理(LVM)则是一种高级的分区管理方式,它可以提供更灵活、更可靠的磁盘空间管理。

本文将介绍如何在Linux系统中使用标准分区和LVM来管理磁盘空间。

1. 标准分区。

在Linux系统中,标准分区是最基本的磁盘分区方式。

标准分区将磁盘划分为不同的区域,每个区域可以挂载不同的文件系统。

通常情况下,一个硬盘可以划分为主分区和扩展分区。

主分区可以包含一个文件系统,而扩展分区可以包含多个逻辑分区。

要创建标准分区,可以使用fdisk命令或者parted命令。

首先,使用fdisk命令选择要分区的硬盘,然后使用n命令创建新分区。

接着,选择分区类型(主分区或逻辑分区)并设置分区大小。

最后,使用w命令保存并退出。

2. LVM。

LVM是一种高级的磁盘管理方式,它将物理磁盘抽象为逻辑卷,从而提供了更灵活的磁盘空间管理方式。

使用LVM可以动态地调整逻辑卷的大小,而不需要重新分区或者格式化。

要使用LVM,首先需要创建物理卷(PV)、卷组(VG)和逻辑卷(LV)。

物理卷是实际的磁盘分区,可以使用pvcreate命令来创建。

卷组是由一个或多个物理卷组成的逻辑单元,可以使用vgcreate命令来创建。

逻辑卷是从卷组中分配的逻辑存储单元,可以使用lvcreate命令来创建。

3. Linux分区+LVM。

在Linux系统中,可以将标准分区和LVM结合起来使用。

首先,创建标准分区并格式化为文件系统。

然后,将标准分区的挂载点设置为LVM的物理卷,并将其加入到LVM的卷组中。

最后,可以从LVM的卷组中创建逻辑卷,并将其挂载到需要的目录下。

通过结合使用标准分区和LVM,可以充分发挥它们各自的优势。

标准分区可以提供较为简单的磁盘管理方式,而LVM则可以提供更加灵活的磁盘空间管理方式。

这种组合方式可以满足不同场景下的需求,既方便管理又能够充分利用磁盘空间。

总结。

linux vma原理

linux vma原理

linux vma原理Linux VMA(Virtual Memory Area)是Linux内核中用于管理虚拟内存的一种数据结构。

每个进程在执行时都会被分配一定的虚拟内存空间,这个空间被划分为多个VMA,每个VMA用于管理一段连续的虚拟内存区域。

VMA是Linux内核中非常重要的概念,它不仅仅是用来管理进程的虚拟内存空间的,还和进程的内存分配、页表、内存映射等密切相关。

了解VMA的原理,有助于我们更好地理解Linux内存管理机制。

VMA的数据结构定义了一段虚拟内存的起始地址、结束地址、权限属性、映射的文件等信息。

在进程的虚拟内存空间中,每个VMA 表示了一段连续的虚拟地址空间,它可以是进程的代码段、数据段、堆空间或者栈空间等。

在Linux内核中,VMA是通过红黑树来进行管理的。

红黑树是一种自平衡的二叉查找树,它可以高效地进行插入、删除和查找操作。

Linux将所有的VMA按照起始地址进行排序,并使用红黑树进行存储和管理。

这样,当需要查找某个虚拟地址所属的VMA时,只需要在红黑树中进行一次查找操作即可,大大提高了查找的效率。

每个VMA都有自己独立的权限属性,包括可读、可写、可执行等。

这些权限属性可以根据进程的需要进行设置,从而提供更灵活的内存管理方式。

例如,代码段通常是可执行的,数据段通常是可读写的,而栈空间通常是可读写的。

VMA还可以与文件进行映射,这样进程就可以通过内存访问文件的内容。

Linux使用了一种称为"页缓存"的机制来实现文件的内存映射。

当进程访问映射的内存时,如果数据在内存中已经存在,则直接返回,如果数据不在内存中,则会从磁盘读取到内存中。

通过这种方式,进程可以高效地访问文件的内容,而不需要频繁地进行磁盘IO 操作。

在内存管理中,VMA还承担着页表的重要角色。

页表是用来将虚拟地址转换成物理地址的数据结构。

每个VMA都有自己的页表,当进程访问VMA的虚拟地址时,内核会根据页表将虚拟地址转换成物理地址,并进行相应的操作。

存储基础(VG、LV、LP、PV、PP)资料讲解

存储基础(VG、LV、LP、PV、PP)资料讲解

存储基础(V G、L V、L P、P V、P P)传统UNIX磁盘存储存在的问题● 分区大小固定● 不能随意扩展分区● 文件系统和文件的大小受限制● 分区时需要大量的时间去计划传统UNIX的一个磁盘分区需要连续的磁盘空间,这样一个分区一但划定后如果发现其太小也不能在扩充了.如图如果发现分区1的空间不够尽管硬盘还有剩余空间但由于两部分不连续,这样分区1的大小不能该变了.由于分区需要占有连续的磁盘空间那么分区的空间大小受到系统硬盘空间的大小的限制,分区不能跨越硬盘存在.这样系统中的文件系统大小和文件大小除了受本身算法限制还要受硬盘大小的限制.在安装操作系统时系统管理员应该首先对系统硬盘进行分区,但分区划定后就不能改变其大小了这样需要系统管理员花时间和精力去很好的规划每个分区的大小.LVM(Logical Volume Manager)是由一组系统命令,系统调用和其它工具组成,用户使用它可以建立和控制系统的逻辑存储. 它通过逻辑视图存储空间数据和真实的物理硬盘的数据之间的对应关系管理磁盘资源.LVM在传统的磁盘驱动程序上加了一层逻辑卷设备驱动程序用于映射逻辑视图与物理硬盘间的数据.LVM由两部分组成:LVDD(Logical Volume Device Driver)和操作命令集.LVDD 负责管理和执行所有的I/O.它将逻辑地址转换成物理地址并将请求发送给相应的磁盘驱动程序.操作命令集包括一组系统调用和高级命令用于操纵LVM.这些高级命令一般以shell script形式出现,如lsvg表示列出系统的卷组.在这些script文件中包含许多LVM的基本命令,这些基本命令对应这一些系统调用.这些调用的API存放在liblvm.a中Physical partition(PP):硬盘存储的最小分配单位.当硬盘加入卷组中时系统安装卷组定义的PP大小对硬盘进行划分.PP的大小在创建VG时定义,以后就不能改变了.它的取值范围是1-1024M,以2的整数次幂变化.一个硬盘缺省时最多可以被划分成1016个PP.Physical Volume(PV):系统的物理硬盘,如果一个硬盘如果参与系统的存储分配,则需要将该硬盘加入的系统的卷组(VG)中或自己创建一个卷组.一个硬盘同时只能属于一个VG.图中的hdisk1,hdisk2,hdisk3为PV.Logical partition(LP):LP与PP相对应.一个LP一般对应一个PP,LP的大小与PP的大小相同.Logical Volume(LV):由同在一个卷组的一个或多个LP组成,它不需要占用连续的PV空间,它可以跨越硬盘存在可以动态的扩充容量.应用程序访问磁盘一般访问到LV这一层.LV中可以包括日志文件系统,Paging Space,日志log,BLV系统启动逻辑卷等.一般情况一个LV最大为64G,一个VG中最多包含256个LV.Volume Group(VG):AIX存储分配的最大单位,它包括一个或多个PV.一般情况下最多包括32个PV,一个系统最多有255个VG.VG从逻辑的角度来看还包含多个LV.在系统安装时系统会自动创建一个卷组rootvg.● 灵活的LV由于LV是由一个或多个LP组成,LP与PP相对应,这种对应关系被LVDD管理.LV可以不占用连续的物理硬盘空间这样LV在一个VG中可以跨硬盘存在,它的大小可以被动态增加,可以很容易的加镜像,可以很容易的被删除.● 高可靠性LVM通过镜像来提高数据的可靠性,被镜像的LV在系统中可以有2到3份拷贝.当一份数据被毁坏后系统可以用该数据的镜像.● 高性能LVM通过strping来提高系统访问数据的速度.strping技术将LV的数据分布到不同PV上访问这些数据时可以进行并行的读写.我们在创建LV时可以指定LV 在PV上的分布位置,我们将经常被访问的LV放在PV的热点位置可以提高访问速度.● 写校验LVM可以通过写校验对每次的磁盘写操作都被校验,提供数据的稳定性.● 动态管理我们可以在系统正常运行期间对系统的LV进行各种操作,操作后不需要重新启动机器.这些操作大部分对用户是透明的.● 容易使用我们课通过使用高级命令来管理系统存储也可以通过smit来管理系统存储.AIX的物理存储包括一些几个部分● VGAIX存储分配的最大单位,它包括一个或多个PV.一般情况下最多包括32个PV,一个系统最多有255个VG.VG从逻辑的角度来看还包含多个LV.在系统安装时系统会自动创建一个卷组rootvg.在一个VG中分配空间时是以PP为单位分配,VG中的所有PV作为一个整体进行使用.一个VG的PP大小在创建VG时定义,这个值以后不能在被改变.一个VG可以直接的从一个系统迁移到另一个系统中.● PV系统的物理硬盘,如果一个硬盘如果参与系统的存储分配,则需要将该硬盘加入的系统的卷组(VG)中或自己创建一个卷组.一个硬盘同时只能属于一个VG.当一个PV被加入到系统中在系统的/dev目录下创建hdiskn的设备文件与其对应.● PP硬盘存储的最小分配单位.当硬盘加入卷组中时系统安装卷组定义的PP大小对硬盘进行划分.PP的大小在创建VG时定义,以后就不能改变了.它的取值范围是1-1024M,以2的整数次幂变化.一个硬盘缺省时最多可以被划分成1016个PP.用户可以给rootvg(在安装系统是自动创建)中加硬盘,也可以创建新的卷组我们为什么创建新的卷组● 将用户数据与系统数据分开我们在系统升级后重新安装操作系统时只对系统的rootvg进行操作,如果用户数据集中在rootvg上那么在重新安装系统时有可能毁坏用户数据(安装方式决定是否会毁坏用户数据).系统的崩溃一般也发生在rootvg上.这样我们将用户数据放在其他VG中可以提供用户数据的稳定性.● 灾难恢复系统提供的备份方式中有一种是卷组备份,如果我们对系统的每个卷组都进行了这样的备份,当发生故障时可以很快的恢复系统和用户数据.● 数据维护当我们希望用户数据不被用户访问而系统还需要正常运行,如果这些数据被放在一个独立的卷组中我们可以使用varyoffvg的命令时这个卷组暂时不被激活.● 数据移动我们在系统间移动数据时,不能以硬盘为单位移动只能以vg为单位移动.●VGDAVGDA(Volume Group Descriptor Area)是包含在卷组中硬盘上的一个区域.卷组中的每一个硬盘至少有一个VGDA区,同一个卷组中所有硬盘的VGDA内容是一样的.VGDA中存放的是关于卷组的管理信息如卷组的ID号,包含的硬盘ID,逻辑卷ID还存放PP与LP的对应关系.●Quroum当VG被激活时系统会对该卷组中的VGDA进行表决以决定是否可以激活该卷组.VGAD的表决数用于确保卷组的管理数据的完整性,这个数是该卷组的VGDA 数量的51%或51%以上.如图包含两块硬盘的VG有3个VGDA,其表决数为2.如果只包含一个VGDA的硬盘坏了该卷组还可以被激活,反之则不能被激活.由于卷组中的每个硬盘都包含至少一个VGDA,如果硬盘过多VGDA的管理不太容易所有一般来讲每个卷组最好只包含3到4块硬盘即可.LVM菜单被用于管理许多的系统存储●Volume Group 用于管理VG●Logical Volume 用于管理LV.由于LV包括paging space,文件系统,他们都有相应的管理菜单,这里只提供一些地层的管理菜单.●Physical Volume 用于管理PV●Paging Space 用于管理系统页面交换空间.我们使用smit vg的命令可以得到卷组管理菜单镜像卷组可以将卷组中的所有逻辑卷进行镜像使用的命令是mirrorvg.●列出所有的卷组lsvg命令列出系统中所有已经定义的卷组(无论是否被激活)lsvg -o 列出现在处于激活状态的卷组●列出一个卷组的内容我们使用lsvg vgname的命令可以得到该卷组的状态和该卷组的内容.PP SIZE 表示卷组中PP的大小.State表示卷组的状态.LVs表示该卷组中逻辑卷的个数,TOTAL PPs表示卷组中PP的个数,FREE PPs表示当前卷组中未分配的PP个数,QUORUM表示卷组的表决数.VG DESCRIPTORS表示卷组的VGDA数量.●列出卷组中硬盘lsvg -p 卷组名可以列出该卷组所包含的硬盘名称,状态,每个硬盘的中PP个数,未分配PP的个数,未分配的PP在拼音的位置.●列出卷组中逻辑卷用lsvg -l 卷组名可以列出该卷组中所有定义的逻辑卷的名称,类型,LV包含的LP的个数和PP的个数,LV跨越硬盘的个数,LV的状态,如果LV是被用于文件系统的列出它的mount点.LV的类型用paging,日志log,启动LV和日志文件系统.LV的状态表示该卷组是否可以被访问,open表示可以被使用,closed表示是不能被访问(如果LV的类型是文件系统closed表示该文件系统没有被mount).syncd表示LV的内容是同步的(LV做镜像时有用,如果不同步则表示为staled状态).●增加卷组在这个smit对话框中我们必须选择的是新卷组包含的硬盘名称,该硬盘已经不能属于其他卷组.我们可以根据硬盘的大小指定卷组的PP大小缺省为4M,卷组名称如果没有声明则以vgnn命名nn表示为数字,卷组主设备号,是否创建为并行卷组,在并在模式下自动被激活这三个选项用于HACMP中.创建卷组的命令是mkvg.●删除卷组当卷组中最后一块硬盘被删除该卷组会被自动删除.●给卷组中增加一个硬盘我们用 extendvg -f Volumegroup hdiskn 的命令可以个卷组中增加一块硬盘,当一块yp被加入到某个卷组时系统会安装该卷组的PP大小对硬盘进行划分该硬盘中所有内容将会被清除.-f选项表示自动确认将将硬盘加入到卷组当中.●从卷组中删除一个硬盘用reducevg [-d] Volumegroup hdiskn可以从卷组中删除一块硬盘,删除前需要先将该硬盘的内容清除或移动到别的硬盘上.-d选择表示可以不做清除或移动工作而将性删除.一个卷组创建后我们可以修改卷组的部分属性如卷组在下一次系统启动时是否自动被激活,卷组被激活后是否还需要vgda表决数如果需要则卷组中硬盘的失效影响导致好的VGDA数量不足表决数则卷组自动变成不可使用状态.我们创建逻辑卷时可以指定该逻辑卷在硬盘的位置,如果创建时指定位置已经被使用则系统会自动分配其他位置给该逻辑卷.系统使用一段时间后管理员发现指定位置已经被释放我们可以利用reorgvg的命令来重新安装lv的位置定义调整卷组中lv的位置.reorgvg volumegroup [lvname].如#reorgvg vg3 lv04 lv07 可以调整lv04和lv07在vg3上的位置.安装lv名字在命令中出现的次序依次调整.这种调整对用户是透明的.●激活一个卷组varyonvg [-s] Volumegroup如果系统启动时我们发现一些卷组没有被自动激活我们可以使用#varyonvg datavg的命令将datavg激活.-s选项可以将vg激活到维护模式,这时只能对其使用管理命令,其他操作不允许.●使一个卷组处于非激活状态varyoffvg [-s] Volunegroup可以将一个处于激活状态的卷组变为非激活状态.使用该命令时卷组中的所有lv必须处于closed状态.-s表示将该卷组变为维护模式.我们有时需要将一个卷组从一个系统A移动到另一个系统B并希望保留该卷组上的所有数据,这时我们可以在A系统上使用exportvg的命令将卷组从A系统中删除,在B系统安装识别好该卷组中的硬盘后使用importvg的命令将该卷组引入到B系统上.使用exportvg时需要该卷组处于非激活状态.这些命令常用在HACMP中和系统升级后导入以前的非rootvg卷组的内容.Logical partition(LP):LP与PP相对应.一个LP一般对应一个PP,LP的大小与PP的大小相同.Logical Volume(LV):由同在一个卷组的一个或多个LP组成,它不需要占用连续的PV空间,它可以跨越硬盘存在可以动态的扩充容量.应用程序访问磁盘一般访问到LV这一层.LV中可以包括日志文件系统,Paging Space,日志log,BLV系统启动逻辑卷等.一般情况一个LV最大为64G,一个VG中最多包含256个LV.●镜像是一个LP在同一个卷组中对应1块以上的PP.即该LP的内容在系统中用1份以上的拷贝.当我们创建逻辑卷时我们可以声明对该lv中的lv做镜像,我们也称为该lv做镜像.通常lv的每一份拷贝都应该放在不同的不同的物理硬盘上.我们可以给lv加镜像也可以删除其镜像.● 镜像的读写策略● 并行策略并行的写是指系统在对该lv进行写操作时,几块拷贝同时写当最后一份拷贝写完后将控制权交给用户.读策略表示系统读取lv内容时哪一个拷贝近就读那一块.● 串行策略串行写表示系统在对该lv进行写操作时先写第一份拷贝,写完后在写第二份.当最后一份写完后将控制权交给用户.读策略表示系统读取lv内容时先读第一份拷贝如果读不出则在读第二份拷贝.● 正常lv的数据块分布正常的率数据块时连续分布到不同的硬盘上,这样在读写数据时总是不能达到并行读写.● stripe lv的数据块分布strping技术将LV的数据分布到不同PV上访问这些数据时可以进行并行的读写.如图在读写数据时1,2,3块数据由于分布在不同的硬盘上可以同时进行操作.一个striped的lv不能做镜像,而且使用stripe时至少需要两块硬盘而且每一块硬盘必须有其独立的读写器.striped lv的数据块单位不使用lp而使用stripe的块单位.● intra-pv 分布策略当我们创建逻辑卷时或修改逻辑卷时我们可以指定lv在硬盘的分布方式,intra 分布方式指的是lv在硬盘上的位置,系统如图将硬盘分为5个部分边缘,中部,中心,内中部,内边缘.其中中心部分访问速度最快,中部其次,边缘最慢.我们可以将经常使用的逻辑卷放在硬盘的中心部分.● inter-pv 分布策略inter分布方式指的是lv跨越硬盘的个数,其有两个选项minimum分布到最少数量的硬盘,maximum分布到最多数量的硬盘.我们可以使用smit lv的得到的smit菜单管理逻辑卷●列出系统中所有的lv●显示lv的属性COPIES表示lv是否有镜像,如果该值为1表示没有镜像.LPs表示LV包含的LP 的个数.Mirror Write Consistency表示如果镜像是否做镜像写校验,SCHED POLICY表示如果有镜像镜像的策略是什么.●列出lv在硬盘上的映射列出该lv在硬盘上的分布情况,COPIES表示该lv的不同拷贝在硬盘上的PP数量.以:为分隔符第一个域为第一拷贝,第二个域为第二拷贝,第三个域为第三拷贝.IN BAND表示满足分布策略的PP的百分比.●列出lv的lp在硬盘上的分布显示该逻辑卷上的LP给个拷贝与硬盘上的PP的映射关系.我们使用mklv可以创建一个新的逻辑卷.在smit对话框中我们必须填写的是卷组名,lv的lp个数.我们也可以指定lv所有的硬盘,指定lv的分布策略,也可以修改Munber of COPIES of each logical Partition的值来创建带有镜像的lv.如果没有指定lv的名称系统自动分配名称为lvnn,nn表示数字.我们可以用rmlv命令删除定义好的逻辑卷,删除前该逻辑卷需要处于closed状态.不要用rmlv命令删除日志文件系统和paging space.我们可以使用chlv命令修改lv的部分属性如分布策略,镜像策略和读写权限.使用chlv -n的命令可以修改lv的名称使用extendlv命令来扩充lv的大小,lv的大小不能被动态的减小.我们用mklvcopy可以增加一个逻辑卷的拷贝数,一个逻辑卷最多有3个拷贝.拷贝增加后需要对所有拷贝做同步,我们可以在使用mklvcopy命令时加-k选项即可.也可以在加完拷贝后用syncvg的命令进行同步.我们用rmlvcopy删除lv的拷贝.在使用smit方式增加lv拷贝时我们需要注意我们填写的拷贝数是新的总拷贝数.● 列出系统中的所有物理卷可以得到物理卷的名称,物理卷的ID号,物理卷所属的卷组● 列出物理卷的属性VG DESCRIPTORS表示该物理卷中包含的VGDA数量,分配的PP的分布情况,未分配的PP的分布情况● 列出物理卷中的逻辑卷可以显示该物理卷上所有逻辑卷的分布情况● 显示物理卷的PP使用情况●增加一个硬盘增加一个硬盘可以通过smit来增加或通过cfgmgr的命令来配置.●移动一个物理卷的内容我们用migratepv [-l lvname] sourcePV targetPV将一个硬盘上的所有内容或几个逻辑卷的内容迁移到另一个硬盘上.目标盘和源盘必须在同一个卷组之内.我们一般在替换硬盘时使用这个命令.例如#migratepv -l lv02 hdisk0 hdisk6将hdisk0上的lv02的内容迁移到hdisk6上.。

linux内存限制参数

linux内存限制参数

在Linux系统中,内存限制参数主要通过ulimit命令和相关的配置文件来进行设置。

以下是一些常见的内存限制参数以及它们的作用:
1.物理内存限制 (ulimit -m):
ulimit -m命令用于设置或显示当前进程的物理内存限制。

这个限制表示进程
使用的实际物理内存的最大数量,以千字节为单位。

2.虚拟内存限制 (ulimit -v):
ulimit -v命令用于设置或显示当前进程的虚拟内存限制。

这个限制表示进程
使用的虚拟内存的最大数量,以千字节为单位。

3.核心转储文件大小限制 (ulimit -c):
ulimit -c命令用于设置或显示核心转储文件的最大大小,以千字节为单位。

核心转储文件是在程序崩溃时生成的包含程序内存映像的文件。

4.进程数据区大小限制 (ulimit -d):
ulimit -d命令用于设置或显示进程数据区的最大大小,以千字节为单位。


据区包含程序的全局变量和动态分配的内存。

5.栈大小限制 (ulimit -s):
ulimit -s命令用于设置或显示进程栈的最大大小,以千字节为单位。

栈是用
于存储局部变量和函数调用信息的内存区域。

这些ulimit命令通常在shell会话中使用,限制作用于当前会话中的进程。

如果你希
望永久性地设置这些限制,可以考虑修改系统的配置文件,如/etc/security/limits.conf。

请注意,修改这些限制可能需要足够的权限,通常需要使用超级用户权限 (sudo)。

在进行此类更改时,请谨慎操作,以免影响系统的稳定性。

《LINUX存储管理》课件

《LINUX存储管理》课件

RAID(独立冗余磁盘阵列)
总结词
提高数据可靠性和性能
详细描述
RAID通过将多个物理磁盘组合成一个逻辑磁盘阵列,实现了数据的冗余和分布式存储,提高了数据可 靠性和性能。不同的RAID级别提供了不同的数据冗余和性能特点,以满足不同的存储需求。
快照和克隆技术
总结词
数据备份和恢复
详细描述
快照和克隆技术是Linux存储管理中的重要功能,用于数据备份和恢复。快照可以捕获 逻辑卷在某一时刻的状态,而克隆则创建逻辑卷的完整副本。这些技术可以快速恢复数
据,减少数据丢失的风险。
自动挂载和卸载
总结词
自动化存储管理
VS
详细描述
自动挂载和卸载功能使得Linux系统能够 自动识别并加载存储设备,以及在不再需 要时卸载设备。这大大简化了存储管理的 复杂性,减少了手动干预的需要,提高了 系统的可靠性和效率。
01
Linux存储故障排 查与维护
磁盘检查和修复
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
发展
随着云计算、大数据等技术的兴起,Linux存储管理将更加智能化、自动化。
01
Linux存储硬件设 备
硬盘
机械硬盘(HDD)
利用旋转的磁盘和读写头进行数据存储,容量大,价格相对 较低,但读写速度较慢。
固态硬盘(SSD)
使用闪存芯片进行数据存储,读写速度快,价格较高,但稳 定性好,耐用度高。
固态硬盘(SSD)
磁盘检查
通过工具如 `smartctl` 检查磁盘的健 康状态,查看是否有坏块或错误。
磁盘修复
对于有坏块的磁盘,可以使用工具如 `badblocks` 进行扫描和修复。

linux vmalloc原理

linux vmalloc原理

linux vmalloc原理vmalloc是Linux内核中的一个动态内存分配器,它与kmalloc不同的是vmalloc可以分配大于或等于一个页面大小的内存,而kmalloc只能分配小于一个页面大小的内存。

vmalloc本质上是一种用于管理虚拟地址空间的内核机制,它为内核代码和元数据提供了必要的内存空间,同时还为应用程序提供了用户空间缓冲区。

vmalloc的实现原理是在内核空间中增加一个专用的虚拟地址空间,用于管理vmalloc分配的大块内存。

vmalloc分配的内存在此虚拟地址空间中没有物理页面映射,因此当分配内存时对应的页框可能还没有被物理内存映射到该虚拟地址空间中,只有在访问vmalloc分配的内存时才会进行页面映射。

这个过程是通过vmap函数来实现的。

在内存被访问时,虚拟地址和页面框的映射是通过调用remap_pfn_range函数来实现的。

这种虚拟化技术的好处在于,它允许Linux内核在内存没有被使用时,将其换页到磁盘上,从而节省内存空间。

vmalloc分配的内存也可以通过调用vfree释放,释放过程中,系统会检查是否有其他对象仍然对此内存块保持了映射,如果有,释放过程就需要等待所有的映射都解除之后才能继续。

需要注意的是,vmalloc分配的内存虽然不是连续的物理页面,但是对于大多数情况来说,它是在物理上是连续的,因为虚拟地址空间中每个地址都是在一个物理页面上对应的。

另外,vmalloc分配的内存只能用于内核代码和模块使用,而不能用于用户空间缓冲区。

总的来说,vmalloc是Linux内核中非常重要的一个内存分配机制,它可以有效地提供大内存块的分配和管理。

同时,它的实现技术也具有一定的操作系统学习和研究意义。

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3. 虽然Linux的内核代码和数据被映射到了每个进程的 地址空间中(所有进程看到的内容是相同的),但 在实际的物理内存中,只有内核代码和数据的一份 拷贝。
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4
用户地址空间与内核地址空间
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5
用户态与核心态
➢ 一般现代CPU都有几种不同的指令执行级别
➢ 在高执行级别下,代码可以执行特权指令,访问任意 的物理地址,这种CPU执行级别就对应着内核态
3. 在实地址模式下,逻辑地址等于物理地址。在虚拟地址模式 下,逻辑地址不等于物理地址,必须经过查表才能转换为物 理地址,因此也叫虚拟地址。
4. 线性地址:2维逻辑地址变为1维地址后,叫线性地址
逻辑地址 查表 转换 物理地址
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CR3寄存器
进程 1 的页表
虚拟页 0 1 2 3
物理页 3
null 1
Linux虚拟内存管理
基础篇
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1
主要内容
1. 虚拟内存管理的基本原理和基本过程。 2. CPU对虚拟内存管理的支持。(ULK Ch.2) 3. Linux如何管理页表。(ULK Ch.2) 4. Linux如何管理物理内存(ULK Ch.8) 5. Linux如何管理虚拟空间的内核地址空间部分(ULK Ch.8) 6. Linux如何管理虚拟空间的进程地址空间部分(ULK Ch.9) 7. Linux如何在物理内存和外出之间同步数据(ULK Ch.15) 8. Linux如何主动回收物理内存(ULK Ch.17)
flush_tlb_page
pp2位CPU上,地址空间为2^32,一个内存页大小为2^12, 则共有2^20个页,页编号范围0~2^20-1,因此页表中的一行 至少要用3个字节(存储页编号是必须的),但实际上页表中 一行占4个字节。
2. 80386CPU中一个页表项的定义如下:
➢ 应用程序可以通过Linux系统调用由用户态进入内核态
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逻辑地址与物理地址
1. 逻辑地址:程序在运行过程中用来访问存储器的地址。程序
员在编程时,只需知道逻辑地址,不需考虑该地址与实际物 理硬件上的存储单元如何对应。编译器在编译源程序时,也 只需考虑逻辑地址。
2. 物理地址:表示物理存储器中一个存储单元的实际位置,地 址总线上产生的就是物理地址。(总线地址)
➢ Present标志、Accessed标志、Dirty标志、Read/Write标志 、User/Supervisor标志、……
➢ 如果present标志为0,分页单元就把这个线性地址存放在 处理器的CR2寄存器中,并产生一个14号缺页异常
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页表项或页目录项中的标志
1. Present标志:所指内容是否存在 2. Accessded标志:所指内容被访问之后自动置1 3. Dirty标志:所指内容被修改后自动置1 4. Read/Write标志:所指内容的读写权限 5. User/Supervisor标志:所指内容的访问特权要求 6. PCD/PWT:是否运行被缓存至Cache 7. PageSize:页大小:4K,4M,2M 8. Global标志:防止页从TLB中刷新出去
OS负责填充各个表的内容,并提供缺页中断的中断服务器程序。
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X86处理器对VM的支持
1. MMU单元:(1)自动查表,将当期指令中的逻辑地址 转化为物理地址; (2)触发缺页异常。
2. 32bitCPU支持2级页表:页目录表,页表。10+10+12
3. 64bitCPU支持4级页表:9+9+9+9+12
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3
用户地址空间与内核地址空间
1. Linux将每个进程的4GB的独立地址空间又划分为用 户地址空间(0x00000000 ~ 0xBFFFFFFF)和 内核 地址空间(0xC0000000 ~ 0xFFFFFFFF)两部分。
2. 操作系统内核代码和数据存放在内核地址空间;每 个进程自己私有的代码和数据存放在用户地址空间
null
进程 2 的页表
虚拟页 0 1 2 3
物理页 2
null 1
null
进程 3 的页表
虚拟页 0 1 2 3
物理页 null null
1 null
物理页 0 1 2 3
内页表
taken N Y Y Y
进程id null os
2 1
进程id 虚拟页
外页表
硬盘文件名
偏移量
CPU负责查表(虚拟地址->物理地址),查表失败时触发缺页异常(14号);
4. 专用寄存器CR3中存放了当前有效的页目录表的物理 地址。
5. 专用寄存器CR2用于存放触发缺页异常的线性地址。
6. 转换旁视缓冲区TLB:将常用的逻辑/物理转换关系 缓存到CPU。当页表被修改,或有效页表切换时需 调用专用指令刷新TLB。
flush_tlb_all, flush_tlb_mm, flush_tlb_range,
注:无法全部讲 骚瑞
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2
从宏观角度….
Linux的虚拟内存管理机制为应用程序和驱动 程序 提供了两种服务:
✓ 使每个进程都拥有自己独立的内存地址空间;对于 32位Linux而言,每个任务可寻址的内存地址空间 都为0x00000000 ~ 0xFFFFFFFF(232, 4GB)
✓ 当物理内存不够4GB时,虚拟内存管理模块会用外 存空间模拟内存空间,并且该模拟过程对应用程序 是透明的。
➢ 用户态指相应的低级别执行状态,代码的掌控范围会 受到限制,只能执行CPU指令集的一个子集
➢ 举例:intel x86 CPU有四种不同的执行级别0-3,Linux 只使用了其中的0级和3级分别来表示内核态和用户态
➢ 0xc0000000以上的内核地址空间只能在内核态下访问 ,0x00000000-0xbfffffff的用户地址空间在两种状态下 都可以访问
页内偏移量(offset)
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两级页表
1. 为了节省内存,32位CPU采用了两级页表 2. 第一级为页目录,每个表项存储了第二级页表的物理地址。
3. 第二级页表的每个表项存储了一个虚拟页所对应物理页的物 理地址。
4. 32位的虚拟地址被分成3个域
目录(directory)
最高的10位
页表(Table)
中间的10位
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