分页系统存在的一个无法容忍，同时也是分页系统无法解决的一个缺点就是：一个进程只能占有一个虚拟地址空间。在此种限制下，一个程序的大小至多只能和虚拟空间一样大，其所有内容都必须从这个共同的虚拟空间内分配。
很多小伙伴在学操作系统的时候，学习到内存管理的部分时，都会接触到分段内存管理、分页内存管理。
操作系统确实是比较难啃的一门课，至少我认为比计算机网络难太多了，但它的重要性就不用我多说了。
分页的管理方式出现的原因主要是为了解决分段管理方式的缺点，并提供更好的内存管理特性。分页管理的主要优点包括：
内存管理的必要性 很早之前计算机只能运行单个进程，就算运行批处理程序，也是棑好对，一个一个的进行处理，不存在多个进程并发运行，这时候内核对于内存管理相对比较简单，直接把物理内存地址拿过来是使用即可。 随着计算机演进，支持多进程的OS,多个进程都都使用同一个物理地址空间，很容易多个进程之间相互干扰而引起进程的不可预期的行为。为了解决这个问题，CPU中的MMU(内存管理单元)引入了虚拟地址空间。以32位操作系统经为例，每个进程都可以拥有4G的寻址空间，当进程需要内存时候，通过转换技术和虚拟地址进行关联。MMU通
先笼统地总结下内存管理到底是干啥的，下面这段话摘自《现代操作系统 - 第 3 版》：
理想情况下用户对内存的期待是大容量、高速度和持久性，但是现实中却是一个由缓存、主存、磁盘组成的内存架构，该架构中，缓存低容量、速度快但是成本高，主存中速度、中容量和中成本，磁盘就是大容量、持久性但是速度慢。
存储管理是操作系统中一个非常关键的组成部分，涉及到数据的存储、检索和管理。操作系统需要有效地管理不同类型的存储资源，包括主存（RAM）、辅助存储（如硬盘驱动器和固态硬盘）以及在某些情况下的网络存储。这一过程确保系统的高效运行和资源的最优利用。
linux内存管理卷帙浩繁，本文只能层层递进地带你领略冰山轮廓，通过本文你将了解到以下内容：
[导读] 本文从内存管理的发展历程角度层层递进，介绍MMU的诞生背景，工作机制。而忽略了具体处理器的具体实现细节，将MMU的工作原理从概念上比较清晰的梳理了一遍。
软件安全一直是软件开发和互联网行业中的一个必先要考虑的问题，而编程语言的内存安全则是软件安全的一个重要分支。在编程语言中，内存安全的重要性体现在多个方面，对于程序的稳定性、可靠性以及安全性都具有至关重要的影响。
go作为一个比较新晚（新）的语言，自然借鉴前辈们的优点，比如说语言本身负责内存管理、对协程和高并发的高优支持、简单高效的语法等。本篇及后续的几篇要讲的就是还没提到的比较复杂的内存管理。 学习内存管理（分配&回收）前，如果有JVM的内存管理的基础，会变得非常简单，如果是第一次接触内存管理，在看完Go的内存管理后可以去看看JVM的，对比着学习比较容易理解。 go的内存管理思路是基于google 的tcmalloc（thread-caching-malloc）实现的，常见的内存分配器还有ptmalloc、jemalloc，但是tcmalloc的性能更高，尤其是高并发场景下。
内存管理是指操作系统或编程语言运行时环境对计算机系统中的内存资源进行分配、使用和回收的过程。其主要目标是有效地管理内存资源，以提供给程序足够的内存空间来存储和执行程序所需的数据和指令。内存管理的作用包括：
内存管理可以说是一个比较难学的模块，之所以比较难学。一是内存管理涉及到硬件的实现原理和软件的复杂算法，二是网上关于内存管理的解释有太多错误的解释。希望可以做个内存管理的系列，从硬件实现到底层内存分配算法，再从内核分配算法到应用程序内存划分，一直到内存和硬盘如何交互等，彻底理解内存管理的整个脉络框架。本节主要讲解硬件原理和分页管理。
虚拟内存是一种操作系统提供的机制，用于将每个进程分配的独立的虚拟地址空间映射到实际的物理内存地址空间上。通过使用虚拟内存，操作系统可以有效地解决多个应用程序直接操作物理内存可能引发的冲突问题。
CPU只能访问其寄存器（Register）和内存（Memory）， 无法直接访问硬盘（Disk）。存储在硬盘上的数据必须首先传输到内存中才能被CPU访问。从访问速度来看，对寄存器的访问非常快，通常为1纳秒；对内存的访问相对较慢，通常为100纳秒（使用缓存加速的情况下）；而对硬盘驱动器的访问速度最慢，通常为10毫秒。
内存管理可以说是一个比较难学的模块，之所以比较难学。一是内存管理涉及到硬件的实现原理和软件的复杂算法，二是网上关于内存管理的解释有太多错误的解释。希望可以做个内存管理的系列，从硬件实现到底层内存分配算
经典 老式 管理方法： 基址寄存器（程序开始的地方） + 界限寄存器（程序长度）
笔者面试过不少业务后台开发候选人，当问起内存管理的相关问题时，往往都会答出 JVM 的垃圾回收机制，并对 Serial、Parallel、CMS 等收集器如数家珍，侃侃而谈。
如果程序需要进行系统态级别的资源有关操作(如文件管理、进程控制、内存管理)，就必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。
看到一篇讲解uCLinux与Linux之间的一些差异的文章，与大家分享下。uCLinux一般用于MCU，而Linux用于MPU。
内存管理 包括内存管理和虚拟内存管理 内存管理包括内存管理概念、交换与覆盖、连续分配管理方式和非连续分配管理方式（分页管理方式、分段管理方式、段页式管理方式）。 虚拟内存管理包括虚拟内存概念、请求分页管理方式、页面置换算法、页面分配策略、工作集和抖动。 3.1 内存管理的概念 内存管理(Memory Management)是操作系统设计中最重要和最复杂的内容之一。虽然计算机硬件一直在飞速发展，内存容量也在不断增长，但是仍然不可能将所有用户进程和系统所需要的全部程序和数据放入主存中，所以操作系统必须将内存空间
在内存管理的上下文中, 初始化(initialization)可以有多种含义. 在许多CPU上, 必须显式设置适用于Linux内核的内存模型. 例如在x86_32上需要切换到保护模式, 然后内核才能检测到可用内存和寄存器.
为了更高效的利用处理器和IO设备，需要在内存中运行更多的进程；同时使程序开发时不受内存大小的影响，而解决这两个问题的方法是使用虚拟内存技术。
如上图，程序1、程序2、程序3装入到内存，而程序2运行完成被换出，内存空闲出20k，然后进来程序4，大小为25K，此时，只有两处空闲块，10K和20K，没有一处是符合条件的，应该怎么办？一个明显的办法就是将两块空闲区域进行合并，形成一个大小为30K的空闲块满足程序4。
常见的内存分配函数有malloc，mmap等，但大家有没有想过，这些函数在内核中是怎么实现的？换句话说，Linux内核的内存管理是怎么实现的？
操作系统的虚拟内存管理，是内存管理中逻辑扩充内存的一个重点，必须掌握其原理和经典的页面置换算法。
当我们要学习一个新知识点时，比较好的过程是先理解出现这个技术点的 背景原因，同期其他解决方案，新技术点解决了什么问题以及它存在哪些不足和改进之处，这样整个学习过程是 闭环 的，个人觉得这是个很好的学习思路。
GDT在内存中的地址和大小存放在CPU的gdtr控制寄存器中，而LDT则在ldtr寄存器中。
本节主要是讲操作系统的内存管理基础知识，首先简单介绍了内存是什么。内存管理的功能，将作为以下几个我们讲解的重点。
DOS时代 - 同一时间只能有一个进程在运行，单进程 windows9x开始，多个进程可以装入内存 引发问题： 内存撑爆 互相打扰
存储器是计算机系统中最重要的资源之一，任何程序和数据及各种控制用的数据结构都必须占有一定的存储空间，因此，存储管理直接影响系统性能。
MySQL 是一种流行的开源关系数据库管理系统（RDBMS），其性能和可靠性在各种规模的应用中得到了广泛的验证。尽管 MySQL 本身已经非常高效，但在一些高并发、大数据量的场景下，对其内核进行深度优化是提升性能的关键。本文将详细探讨 MySQL 内核深度优化的若干方面，包括存储引擎优化、查询优化、内存管理优化、并发控制优化以及索引优化等。
内存管理无疑是操作系统最重要的工作之一，本文我们就来详细介绍一下操作系统是如何管理内存的，分段、分页机制又是什么，线性地址、逻辑地址、物理地址、虚拟地址分别指的又是什么。
这里说的物理地址是内存中的内存单元实际地址，不是外部总线连接的其他电子元件的地址！
由于交换技术，可能导致内存中会出现某些小区域（空闲）是无法加载任何进程的。称之为零头（fragment）。 为了使得内存得以有效利用，采用一种称为压缩/紧凑的技术，动态调整进程在内存中的位置，以减少零头。如此便会导致一个进程占据不同的分区的情况出现。
在上一篇介绍的几种多道编程的内存管理模式中，以交换内存管理最为灵活和先进。但是这种策略也存在很多重大问题，而其中最重要的两个问题就是空间浪费和程序大小受限。那么有什么办法可以解决交换内存存在的这些问题呢？答案是分页，它是我们解决交换缺陷的“不二法门”。
之前写了两篇详细分析 Linux 内存管理的文章，读者好评如潮。但由于是分开两篇来写，而这两篇内容其实是有很强关联的，有读者反馈没有看到另一篇读起来不够不连贯，为方便阅读这次特意把两篇整合在一起，看这一篇就够了！
Linux的内存管理分为 虚拟内存管理 和 物理内存管理，本文主要介绍 虚拟内存管理 的原理和实现。在介绍 虚拟内存管理 前，首先介绍一下 x86 CPU 内存寻址的具体过程。
程序到运行主要经过程序（外存）编译，链接，装入(内存)。《程序如何运行：编译、链接、装》:
最近看了glibc的ptmaoolc，Goolge的tcmalloc和jemalloc，顺便做了一点记录。可能有些地方理解地不太对，如有发现还请大神指出。
每个程序拥有自己的地址空间，这个地址空间被分割成多个块，每一块称为一页 (Page, 4KB)。
大家好，我是 Guide哥！很多读者抱怨计算操作系统的知识点比较繁杂，自己也没有多少耐心去看，但是面试的时候又经常会遇到。所以，我带着我整理好的操作系统的常见问题来啦！这篇文章总结了一些我觉得比较重要的操作系统相关的问题比如进程管理、内存管理、虚拟内存等等。
面试的时候经常会被问到 malloc 的实现。从操作系统层面来说，malloc 确实是考察面试者对操作系统底层的存储管理理解的一个很好的方式，涉及到虚拟内存、分页/分段等。下面逐个细说。
1.抽象，即给每个程序逻辑地址空间2.保护，不同程序的地址空间互相隔离，无法越界访问3.共享，对于一些公共函数库，可以只在内存中存一份，其它程序引用这一个库即可4.虚拟化，通过逻辑地址和虚拟内存，可以使用更大的地址空间
内存管理 空闲内存管理 位图 空闲区链表 虚拟内存 分页 mov reg，1000 送给MMU 工作原理 访问那个虚拟地址 给MMU说一声 MMU给你搞 页表中的页表项 快表 tlb—相联存储器在MMU中 多级页表 文件系统 抽象： 进程 地址空间 文件 文件是对磁盘的建模 文件是一个地址空间 举例 可执行文件 Unix复制文件程序源码 目录
paper链接：https://arxiv.org/pdf/2405.04437v1
内存是计算机的主存储器。内存为进程开辟出进程空间，让进程在其中保存数据。我将从内存的物理特性出发，深入到内存管理的细节，特别是了解虚拟内存和内存分页的概念。
前文 内存管理两部曲之物理内存管理 提到：随着用户程序功能的增加，进程所需要的内存空间越来越大，进程空间很容易就突破了物理内存的实际大小，导致进程无法运行。
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云
云服务器
ICP备案
对象存储
腾讯会议
实时音视频
