一种Linux内存管理机制
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第３ ３卷 第 １ ２期
Ｖｏ １ ． ３３ Ｎ Ｏ．１ ２
新 乡学院学报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ｎ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２ ０ １ ６年 １ ２月
Ｄｅ ｅ ． ２ ０１ ６
一
种Ｌ ｉ ｎ ｕwenku.baidu.comｘ内存管理机制
谢 文娣 ， 冷 先进 ， 金 建
非常高 。 但它存 在内部碎片问题 ， 这是 因为只有从 ２的
０ 次方 到 Ｍ Ａ Ｘ — Ｏ Ｒ Ｄ Ｅ Ｒ次 方 的页才会被分 配 出来 ， 且
对于硬件 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ （ 缓存 ） 来说 ， 这种使 用方法 也不方便 。
在Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内核 中 ， 固定分配的 内存经 常会被 申请使 用 ， 如果每次 申请 都必须通过 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ就会浪 费时间
ｃ ａ ｃ ｈ ｅ
＿
ｇ ｒ ｏ ｗ （ ） 函数给 ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ 分配 物理 内存 （ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ ＿ ｇ ｒ ｏ ｗ
￣ｅ ｅａ ｒ ｅ ａ 中的。 系统会按 照需 求先拆分 物理 内存
＿
（ ） ＝ ＞ ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｇ ｅ ｔ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ （ ） ） ， 而分配 ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｇ ｅ ｔ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ 还要通
ｚｏｎｅ
＿
放 内存 ， 如 果 在通 过 调用 ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ — ａ ｌ ｌ ｏ ｃ （ ） 函数分 配 内存 时 ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ 不在 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ中 ，那 么 就 通 过 调 用
ｃ ａ ｃ ｈ ｅｇ ｒ ｏ ｗ
＿
（ ）函数在 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ中 增 加 一 个 ｓ ｌ ａ ｂ 。
内存是 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 系统 中重要的资源 ，在运行过程中 ， 系统内核 和所有进程 的运行都需要使用有限 的物理 内 存 ，因此 内存 的分配和释放策略制约着系统 的运行效
ｃ ａ ｃ ｈ ｅ 里调 取 ， 不使 用时就 释放 ， 而 内存 也会 被重新 放 回ｃ ａ ｃ ｈ ｅ 里 。ｃ ａ ｃ ｈ ｅ以 ｓ ｌ ａ ｂ 为单位来 划分 区域 ， 几个 连 接 的物 理 页常 常包 含 在 一个 ｓ ｌ ａ ｂ中。 多个 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ在
程进 行 了分 析 。
关键 词 ：内存 管理 ； 内存 回收 策略 ； 水位 线 ； Ｏ Ｏ Ｍ
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ ６ ． ８ ５
文献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ７ ７ ２ ６ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ — ０ ０ ３ １ — ０ ６
ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 中共 同维护 ． 而每个 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ 里可 能包含 同
一
率 。高效 的内存管理策略不仅要有效地管理系统 内存 ，
减少 内存频繁分配 ， 避免 出现 内存耗尽 的情况 ． 而且要 尽量提高分配和 回收的速度以提高系统的运行效率。
１ Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内存管理模型
Ｌ ｉ ｎ ａ ｘ系 统 的 内存 区域 ｚ ｏ ｎ ｅ ） 分为 Ｚ Ｏ Ｎ Ｅ — Ｄ ＭＡ 、 Ｚ Ｏ Ｎ Ｅ Ｎ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｌ和 Ｚ Ｏ Ｎ Ｅ — Ｈ Ｉ Ｇ ＨＭ Ｅ Ｍ三种 ， 系统 给每 种ｚ ｏ ｎ ｅ 都分 配有 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ。 在ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ中 ． 物 理 内 存 空 间 是 按 ２的 整 数 次 幂 （ 称为 ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ） 放 于
和空间 ． 而引人 ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ （ 分配器 ） 则可以节省时间
和空间。ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 模 型图如图 １ 所示 。
ｓ ｌ ｂ ａ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 会把 内存 资源放 到 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ里按 定 值 进 行缓 存 。如果 系统需 要使 用 内存 ，就可 直接 从 此
过 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 实 现 （ ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｇ ｅ ｔ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ （ ）＝ ＞
＿
空 间进行 内存 分配 ，再合并 和 释放 内存 ，即在 ｚ ｏ ｎ ｅ ｌ ａ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 里调 用 ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ＿ ｐ ａ ｇ ｅ（ ）函数 分 配 内存 ，调 用
（ 安徽 新华 学院 电子通信 工程 学院 ， 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘 要 ：以 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内存 管理 研 究为 基础 ， 阐述 了 内存 管理模 型 、 伙伴 系统 ｓ ｌ ａ ｂ分 配流 程 和 内存 回收 策 略 ， 提 出 了通 过修 改
内存 管理器和调整 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 水位线的方法 ， 以避免 Ｏ Ｏ Ｍ（ ｏ ｕ ｔ ｏ ｆ ｍ ｅ ｍ ｏ ￣） 事件的发 生和 内存耗尽 问题 的出现 ， 并对 内存 变化过
类 型的 ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ （ 对象 ） 。系统通过调用 ｋ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ （ ） 函数
或ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ ＿ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ （ ） 函数 分 配 ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 中的 内 存 资源 ， 调用 ｋ ｆ ｒ ｅ ｅ （ ） 函数或 ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ ＿ ｆ ｒ ｅ ｅ （ ） 函数 释
ｆ ｒ ｅ ｅ
＿
ａ ｌ ｌ ｏ ｃ
ｐ ａ ｇ ｅ ｓ ＿ ｎ ｏ ｄ ｅ（ ） ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ＿ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ（ ） ） 。由此 可见 ， ｓ ｌ ａ ｂ
ｐ ａ ｇ ｅ （ ） 函数 释放 内存 。虽 然 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 的效 率
ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 的出现 并不意 味着 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ完 全消失 ． 而 是对后者 的一种增强 。
Ｖｏ １ ． ３３ Ｎ Ｏ．１ ２
新 乡学院学报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ｎ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
２ ０ １ ６年 １ ２月
Ｄｅ ｅ ． ２ ０１ ６
一
种Ｌ ｉ ｎ ｕwenku.baidu.comｘ内存管理机制
谢 文娣 ， 冷 先进 ， 金 建
非常高 。 但它存 在内部碎片问题 ， 这是 因为只有从 ２的
０ 次方 到 Ｍ Ａ Ｘ — Ｏ Ｒ Ｄ Ｅ Ｒ次 方 的页才会被分 配 出来 ， 且
对于硬件 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ （ 缓存 ） 来说 ， 这种使 用方法 也不方便 。
在Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内核 中 ， 固定分配的 内存经 常会被 申请使 用 ， 如果每次 申请 都必须通过 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ就会浪 费时间
ｃ ａ ｃ ｈ ｅ
＿
ｇ ｒ ｏ ｗ （ ） 函数给 ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ 分配 物理 内存 （ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ ＿ ｇ ｒ ｏ ｗ
￣ｅ ｅａ ｒ ｅ ａ 中的。 系统会按 照需 求先拆分 物理 内存
＿
（ ） ＝ ＞ ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｇ ｅ ｔ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ （ ） ） ， 而分配 ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｇ ｅ ｔ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ 还要通
ｚｏｎｅ
＿
放 内存 ， 如 果 在通 过 调用 ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ — ａ ｌ ｌ ｏ ｃ （ ） 函数分 配 内存 时 ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ 不在 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ中 ，那 么 就 通 过 调 用
ｃ ａ ｃ ｈ ｅｇ ｒ ｏ ｗ
＿
（ ）函数在 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ中 增 加 一 个 ｓ ｌ ａ ｂ 。
内存是 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 系统 中重要的资源 ，在运行过程中 ， 系统内核 和所有进程 的运行都需要使用有限 的物理 内 存 ，因此 内存 的分配和释放策略制约着系统 的运行效
ｃ ａ ｃ ｈ ｅ 里调 取 ， 不使 用时就 释放 ， 而 内存 也会 被重新 放 回ｃ ａ ｃ ｈ ｅ 里 。ｃ ａ ｃ ｈ ｅ以 ｓ ｌ ａ ｂ 为单位来 划分 区域 ， 几个 连 接 的物 理 页常 常包 含 在 一个 ｓ ｌ ａ ｂ中。 多个 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ在
程进 行 了分 析 。
关键 词 ：内存 管理 ； 内存 回收 策略 ； 水位 线 ； Ｏ Ｏ Ｍ
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ ６ ． ８ ５
文献标 识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ７ ７ ２ ６ （ ２ ０ １ ６ ） １ ２ — ０ ０ ３ １ — ０ ６
ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 中共 同维护 ． 而每个 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ 里可 能包含 同
一
率 。高效 的内存管理策略不仅要有效地管理系统 内存 ，
减少 内存频繁分配 ， 避免 出现 内存耗尽 的情况 ． 而且要 尽量提高分配和 回收的速度以提高系统的运行效率。
１ Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内存管理模型
Ｌ ｉ ｎ ａ ｘ系 统 的 内存 区域 ｚ ｏ ｎ ｅ ） 分为 Ｚ Ｏ Ｎ Ｅ — Ｄ ＭＡ 、 Ｚ Ｏ Ｎ Ｅ Ｎ Ｏ Ｒ Ｍ Ａ Ｌ和 Ｚ Ｏ Ｎ Ｅ — Ｈ Ｉ Ｇ ＨＭ Ｅ Ｍ三种 ， 系统 给每 种ｚ ｏ ｎ ｅ 都分 配有 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ。 在ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ中 ． 物 理 内 存 空 间 是 按 ２的 整 数 次 幂 （ 称为 ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ） 放 于
和空间 ． 而引人 ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ （ 分配器 ） 则可以节省时间
和空间。ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 模 型图如图 １ 所示 。
ｓ ｌ ｂ ａ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 会把 内存 资源放 到 ｃ ａ ｃ ｈ ｅ里按 定 值 进 行缓 存 。如果 系统需 要使 用 内存 ，就可 直接 从 此
过 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 实 现 （ ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｇ ｅ ｔ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ （ ）＝ ＞
＿
空 间进行 内存 分配 ，再合并 和 释放 内存 ，即在 ｚ ｏ ｎ ｅ ｌ ａ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 里调 用 ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ＿ ｐ ａ ｇ ｅ（ ）函数 分 配 内存 ，调 用
（ 安徽 新华 学院 电子通信 工程 学院 ， 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘 要 ：以 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ内存 管理 研 究为 基础 ， 阐述 了 内存 管理模 型 、 伙伴 系统 ｓ ｌ ａ ｂ分 配流 程 和 内存 回收 策 略 ， 提 出 了通 过修 改
内存 管理器和调整 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ 水位线的方法 ， 以避免 Ｏ Ｏ Ｍ（ ｏ ｕ ｔ ｏ ｆ ｍ ｅ ｍ ｏ ￣） 事件的发 生和 内存耗尽 问题 的出现 ， 并对 内存 变化过
类 型的 ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ （ 对象 ） 。系统通过调用 ｋ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ （ ） 函数
或ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ ＿ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ （ ） 函数 分 配 ｓ ｌ ａ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 中的 内 存 资源 ， 调用 ｋ ｆ ｒ ｅ ｅ （ ） 函数或 ｋ ｍ ｅ ｍ ＿ ｃ ａ ｃ ｈ ｅ ＿ ｆ ｒ ｅ ｅ （ ） 函数 释
ｆ ｒ ｅ ｅ
＿
ａ ｌ ｌ ｏ ｃ
ｐ ａ ｇ ｅ ｓ ＿ ｎ ｏ ｄ ｅ（ ） ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ＿ ｐ ａ ｇ ｅ ｓ（ ） ） 。由此 可见 ， ｓ ｌ ａ ｂ
ｐ ａ ｇ ｅ （ ） 函数 释放 内存 。虽 然 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 的效 率
ａ ｌ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ 的出现 并不意 味着 ｂ ｕ ｄ ｄ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ完 全消失 ． 而 是对后者 的一种增强 。