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Linux - Linux内存管理

移除交换空间 ---- 概念内存管理是Linux系统重要的组成部分。...为了解决内存紧缺的问题，Linux引入了虚拟内存的概念。为了解决快速存取，引入了缓存机制、交换机制等。...当需要用到原始内容时，这些信息会被重新从交换空间读入物理内存。 Linux的内存管理采取的是分页存取机制。...要深入了解Linux内存运行机制，需要知道下面提到的几个方面。首先，Linux系统会不时地进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存。...其次，Linux进行页面交换是有条件的，不是所有页面在不用时都交换到虚拟内存中，Linux内核根据“最近最经常使用”算法，仅仅将一些不经常使用的页面文件交换到虚拟内存中。

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Linux内存管理

本篇介绍本篇介绍下Linux的内存管理，用系统角度看内存的寻址和分配机制。内容介绍内存管理应该是系统中最难的模块之一了，而且历史也悠久，就先来简单回顾下。...分段和分页谈到内存管理，最先想到的就是分段和分页机制。...分页分段机制的确很优秀，不过还可以再优秀一点，那就是分页机制，分段有个不足就是按段来管理，毕竟段相对于内存来说还是太大了，比如代码段，数据段之类的有可能很大，按这么大粒度管理可能还是会存在内存碎片问题...分页把地址空间按照页框来管理，一般是4k，也有其他款式的，总之要和物理内存的页框大小匹配上。这样内存就按照页框的粒度来管理就好了。...mmap流程如下： image.png 缺页异常 linux 是在不得不使用物理内存的时候才会分配物理内存。这句话该怎么理解呢？

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Linux 内存管理

查看Linux内存使用情况 free -m Linux内存清理：绝大多数情况下都不需要此操作，因为cache的内存在需要的时候是可以自动释放的～最好先sync几次，再清理内存，有下面三个级别，数值越大清理越彻底...1 > /proc/sys/vm/drop_caches echo 2 > /proc/sys/vm/drop_caches echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 更多内存清理的介绍参见转载的文章...：http://www.cnblogs.com/jyzhao/articles/3999185.html Linux共享内存 ipcs -a 查看内存条数 dmidecode | grep -A16 "

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Linux 内存管理

操作系统内存管理包括物理内存管理和虚拟内存管理：我们这篇主要介绍Linux的虚拟内存管理。...物理内存管理在另外一篇：《操作系统内存管理(思维导图详解)》 1、程序的进程在内存的数据结构一.Linux 进程在内存数据结构 ---- 1、存储（没有调入内存）阶段：可以看到一个可执行程序在存储...并且提供段内分页管理机制．为 Linux虚拟内存管理机制提供了支持。 ...图1 3 .2 线性地址向物理地址的转换 Linux的每个用户进程都可以访问4 GB的线性地址空间，而实际的物理内存可能远远少于4GB．采用分页机制。 ...为了提高对vma的查询、插入、删除等操作的效率．Linux把系统中所有进程的 vma组成了一棵 AVL树。这是一棵平衡二叉树．当 vma数量特别大时。

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Linux内存描述之高端内存--Linux内存管理(五)

但是，当Linux物理内存超过1G时，线性访问机制就不够用了，因为只能有1G的内存可以被映射，剩余的物理内存无法被内核管理，所以，为了解决这一问题，Linux把内核地址分为线性区和非线性区两部分，线性区规定最大为...4 页框管理 4.1 页框管理 Linux采用4KB页框大小作为标准的内存分配单元。...每个管理区又有自己的描述符，描述了该管理区空闲的页框，保留页数目等。每个页描述符都有到内存节点和到节点管理区的连接（被放在flag的高位字段）。...Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用。从图中可以看出（这里无法表示图），每个进程有各自的私有用户空间（0～3G），这个空间对系统中的其他进程是不可见的。...由图可见，内核线性地址空间部分从PAGE_OFFSET（通常定义为3G）开始，为了将内核装入内存，从PAGE_OFFSET开始8M线性地址用来映射内核所在的物理内存地址（也可以说是内核所在虚拟地址是从PAGE_OFFSET

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Linux内存管理:memblock

内存管理是操作系统内核中最复杂的部分之一， start_kernel函数在内核启动第一个init进程前初始化了所有的内核特性（包括那些依赖于不同架构的特性），你也许还记得引导时创立的临时页表，但复杂的内存管理部分还没有开始...，当start_kernel函数被调用时，我们会看到初期内存管理到更复杂的内存管理数据结构和技术的转变，为了更好的理解内核的初始化过程，我们需要对这些技术有更清晰的理解，今天我们会着重讨论这个过程，主要针对初期的内存管理...，也不参与内存的分配，称之为静态内存； GPU/camera/多核共享的内存都需要预留大量连续内存，这部分内存平时不使用，但是必须为各个应用场景预留，这样的内存称之为预留内存；内存其余的部分，是需要内核管理的内存...memblock是什么 memblock介绍 memblock即linux启动后kernel管理内存空间抽象出来的结构，此时buddy系统和slab分配器等并没有初始化，当需要执行一些内存管理、内存分配的任务...，此时就是有初期的管理模块memblock机制。

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Linux 内存管理初探

本文主要介绍 linux 内存组织结构和页面布局，内存碎片产生原因和优化算法，linux 内核几种内存管理的方法，内存使用场景以及内存使用的那些坑。...从内存的原理和结构，到内存的算法优化，再到使用场景，去探寻内存管理的机制和奥秘。一、走进 linux 内存 1、内存是什么？...二、 linux 内存地址空间 1、linux 内存地址空间 Linux 内存管理全貌 ?...三、 Linux 内存分配算法内存管理算法——对讨厌自己管理内存的人来说是天赐的礼物 1、内存碎片 1) 基本原理产生原因：内存分配较小，并且分配的这些小的内存生存周期又较长，反复申请后将产生内存碎片的出现...优点：提高分配速度，便于内存管理，防止内存泄露缺点：大量的内存碎片会使系统缓慢，内存使用率低，浪费大 2) 如何避免内存碎片少用动态内存分配的函数(尽量使用栈空间) 分配内存和释放的内存尽量在同一个函数中

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linux 内存管理初探

本文主要介绍 linux 内存组织结构和页面布局，内存碎片产生原因和优化算法，linux 内核几种内存管理的方法，内存使用场景以及内存使用的那些坑。...从内存的原理和结构，到内存的算法优化，再到使用场景，去探寻内存管理的机制和奥秘。一、走进 linux 内存 1、内存是什么？...内存地址空间 1、linux 内存地址空间 Linux 内存管理全貌 [1502333613282_2762_1502333613646.jpg] 2、内存地址——用户态&内核态用户态：Ring3...[1502334025496_4791_1502334025688.jpg] 三、 Linux 内存分配算法内存管理算法——对讨厌自己管理内存的人来说是天赐的礼物 1、内存碎片 1) ...浪费大 2) 如何避免内存碎片少用动态内存分配的函数(尽量使用栈空间) 分配内存和释放的内存尽量在同一个函数中尽量一次性申请较大的内存，而不要反复申请小内存尽可能申请大块的 2 的指数幂大小的内存空间

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Linux内存描述之概述--Linux内存管理(一)

2 (N)UMA模型中linux内存的机构 Linux适用于各种不同的体系结构, 而不同体系结构在内存管理方面的差别很大. 因此linux内核需要用一种体系结构无关的方式来表示内存....而内存管理的其他地方则认为他们就是在处理一个(伪)NUMA系统. 2.2 Linux物理内存的组织形式 Linux把物理内存划分为三个层次来管理层次描述存储节点(Node) CPU被划分为多个节点...(node), 内存则被分簇, 每个CPU对应一个本地物理内存, 即一个CPU-node对应一个内存簇bank，即每个内存簇被认为是一个节点管理区(Zone) 每个物理内存节点node被划分为多个内存管理区域...ISA总线的直接内存存储DMA处理器有一个严格的限制 : 他们只能对RAM的前16MB进行寻址在具有大容量RAM的现代32位计算机中, CPU不能直接访问所有的物理地址, 因为线性地址空间太小, 内核不可能直接映射所有物理内存到线性地址空间..., 我们会在后面典型架构(x86)上内存区域划分详细讲解x86_32上的内存区域划分因此Linux内核对不同区域的内存需要采用不同的管理方式和映射方式, 为了解决这些制约条件，Linux使用了三种区:

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Android内存管理(四)Linux的内存管理机制

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：为什么需要管理内存 linux段页管理机制内存碎片的产生机理为什么需要管理内存老子的著名观点是无为而治...在linux系统中如果以一种原始简单的方式管理内存是存在一些问题的，我们来看几个场景。...磁盘 disk 作为一种大容量的存储也作为"内存"的一部分参与程序的运行，内存管理系统会将不常用非活跃内存进行页面换出，可以认为内存是磁盘的缓存，内存中保留了活跃的数据，从而间接扩展了有限的物理内存空间...多级页表也很好理解，总的物理内存假如有4GB,页大小为4KB，那么就总共有2^20个页，数量还是非常大的，这样编号来建立索引寻址比较不方便，所以引入多级页表，来减少存储便于管理。...而Window只在需要内存时，才为应用分配内存，不能充分利用大容量的内存空间。换句话说，每增加一些内存，Linux都能将其利用起来，充分发挥硬件投资带来的好处，而Windows只将其作为摆设。

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Linux内存描述之内存节点node--Linux内存管理(二)

CPU访问本地内存的速度比访问远程内存的速度要快 Linux适用于各种不同的体系结构, 而不同体系结构在内存管理方面的差别很大....因此linux内核需要用一种体系结构无关的方式来表示内存....因此linux内核把物理内存按照CPU节点划分为不同的node, 每个node作为某个cpu结点的本地内存, 而作为其他CPU节点的远程内存, 而UMA结构下, 则任务系统中只存在一个内存node, 这样对于...，内核页需要使用内存（另外，还需要保留部分内存用于初始化内存管理子系统）为解决这个问题，内核使用了自举内存分配器此结构用于这个阶段的内存管理 */...对内存管理有必要的标志是N_HIGH_MEMORY和N_NORMAL_MEMORY, 如果结点有普通或高端内存则使用N_HIGH_MEMORY, 仅当结点没有高端内存时才设置N_NORMAL_MEMORY

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Linux内存描述之内存页面page--Linux内存管理(四)

1 Linux如何描述物理内存 Linux把物理内存划分为三个层次来管理层次描述存储节点(Node) CPU被划分为多个节点(node), 内存则被分簇, 每个CPU对应一个本地物理内存, 即一个...CPU-node对应一个内存簇bank，即每个内存簇被认为是一个节点管理区(Zone) 每个物理内存节点node被划分为多个内存管理区域, 用于表示不同范围的内存, 内核可以使用不同的映射方式映射物理内存...接着各个节点又被划分为内存管理区域, 一个管理区域通过struct zone_struct描述, 其被定义为zone_t, 用以表示内存的某个范围, 低端范围的16MB被描述为ZONE_DMA, 某些工业标准体系结构中的...简单来说, 页是一个数据块, 可以存放在任何页框(内存中)或者磁盘(被交换至交换分区)中我们今天就来详细讲解一下linux下物理页帧的描述 2 页帧内核把物理页作为内存管理的基本单位....那么内核在初始化内存管理区时, 首先建立管理区表zone_table. 参见mm/page_alloc.c?

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Linux内存描述之内存区域zone--Linux内存管理(三)

但是Linux内核又把各个物理内存节点分成个不同的管理区域zone, 这是为什么呢? 因为实际的计算机体系结构有硬件的诸多限制, 这限制了页框可以使用的方式...., 我们会在后面典型架构(x86)上内存区域划分详细讲解x86_32上的内存区域划分因此Linux内核对不同区域的内存需要采用不同的管理方式和映射方式, 因此内核将物理地址或者成用zone_t表示的不同地址区域...下面这个图就是进程及等待队列的运行关系：等待队列的哈希表的分配和建立在free_area_init_core函数中进行。...Linux必须处理如下两种硬件存在缺陷而引起的内存寻址问题：一些硬件只能用某些特定的内存地址来执行DMA 一些体系结构其内存的物理寻址范围比虚拟寻址范围大的多。...linux把系统的内存结点划分区, 一个区包含了若干个内存页面, 形成不同的内存池，这样就可以根据用途进行分配了需要说明的是，区的划分没有任何物理意义, 只不过是内核为了管理页而采取的一种逻辑上的分组

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C|内存管理|COW in Linux

简介众所周知，在fork时，属于进程private的内存页将会进行COW机制。所谓COW，就是一个资源如果需要值拷贝，在读时不创建出副本，仅当写时再创建。...这个流程分为两部分： Fork 设置父子进程的所有内存页的标志为write protected，而在mmap中被标识为shared的内存则会通过wp_page_reuse标记为wriable 因为谁先写不知道...（此时原本的一个物理页会对应两个物理页，copy1次） Linux中，也的确很节省地使用了这样的方式。...COW 首先和常识相同，write这些页会触发page fault： handle_pte _fault linux使用handle_pte_fault函数处理：如果vma是writable但是却触发了

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Linux虚拟内存管理

摘要--本文旨在深入探讨Linux操作系统的虚拟内存管理机制。我们将从基本概念开始，逐步深入到内核级别的实现细节。为了达到这个目标，本文将结合理论讨论和实际的代码分析。...我们希望通过这种方式，使读者对Linux虚拟内存管理有更深入的理解。一、虚拟内存的基本概念在现代操作系统中，虚拟内存是一个非常重要的概念。...此外，虚拟内存还允许物理内存的超量使用，即所谓的“内存过量承诺”，这使得我们可以运行比物理内存还要大的程序。Linux操作系统采用了一种称为“分页”的技术来实现虚拟内存。...二、Linux虚拟内存管理的实现在Linux内核中，虚拟内存的管理主要涉及以下几个部分：页表管理、页面分配与回收、页面置换算法以及内存映射。1....三、代码分析为了更深入地理解Linux虚拟内存管理的实现，让我们来看一个简单的例子：一个创建新的内存映射的系统调用。这个例子的代码可以在mm/mmap.c文件中找到。

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Linux 的内存分页管理

图1 虚拟内存地址和物理内存地址的对应应用程序来说对物理内存地址一无所知。它只可能通过虚拟内存地址来进行数据读写。程序中表达的内存地址，也都是虚拟内存地址。...因此，Linux采用了分页（paging）的方式来记录对应关系。所谓的分页，就是以更大尺寸的单位页（page）来管理内存。在Linux中，通常每页大小为4KB。...图2 地址翻译过程多级分页表内存分页制度的关键，在于管理进程空间页和物理页的对应关系。操作系统把对应关系记录在分页表（page table）中。...这种对应关系让上层的抽象内存和下层的物理内存分离，从而让Linux能灵活地进行内存管理。由于每个进程会有一套虚拟内存地址，那么每个进程都会有一个分页表。为了保证查询速度，分页表也会保存在内存中。...最新Linux系统中的分页表多达3层，管理的内存地址也比本章介绍的长很多。不过，多层分页表的基本原理都是相同。综上，我们了解了内存以页为单位的管理方式。

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Linux虚拟内存管理

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。...虚拟内存地址管理应用程序使用 malloc() 函数向Linux内核申请内存时，Linux内核会返回可用的虚拟内存地址给应用程序。...每个进程都可以使用4GB的虚拟内存地址，所以Linux内核需要为每个进程管理这4GB的虚拟内存地址。例如记录哪些虚拟内存地址是空闲的可以分配的，哪些虚拟内存地址已经被占用了。...而Linux内核使用 vm_area_struct 结构进行管理，定义如下： struct vm_area_struct { struct mm_struct * vm_mm; /* VM...down(&mm->mmap_sem); // 查找第一个结束地址比address大的vma vma = find_vma(mm, address); if (!

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Linux进程的内存管理

arg_start，结束arg_end，环境段的开始env_start，结束env_end unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]； struct linux_binfmt...unsigned int last_interval; unsigned long flags; struct core_state *core_state; } 分配的每个虚拟内存区域都由一个...vm_area_struct 数据结构来管理，包括虚拟内存的起始和结束地址，以及内存的访问权限等，通常命名为vma；vm_area_struct 数据结构的定义如下： ?...区域的链接列表，按地址排序*/ struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev; struct rb_node vm_rb; /* 此VMA左侧最大的可用内存间隙...PAGE_CACHE_SIZE*/ struct file * vm_file; /* 我们映射到文件（可以为NULL）*/ void * vm_private_data; /* 是vm_pte（共享内存

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Linux进程内存管理（一）

本文主要讲用户态进程的内存管理，而不是内核的内存管理。简单地说，就是和 malloc 和 free 相关的内存管理。...简介 Linux 环境下，进程的内存管理器默认是使用 glibc 实现的 ptmalloc 。...另外，还有两个比较有名的内存管理器：google 的 tcmalloc 和 fackbook 的 jemalloc 。...在 Linux 下，内存管理器一般通过 HOOK 来实现自定义的malloc函数，具体就是通过覆盖__malloc_hook等函数指针来实现。...je_posix_memalign); # endif # undef PREALIAS # undef ALIAS # endif #endif jemalloc 后面，我们以 jemalloc 为例子对进程的内存管理器进行简单的学习

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Linux 内存管理之vmalloc

走进vmalloc 根据前面的系列文章，我们知道了buddy system是基于页框分配器，kmalloc是基于slab分配器，而且这些分配的地址都是物理内存连续的。...但是随着碎片化的积累，连续物理内存的分配就会变得困难，对于那些非DMA访问，不一定非要连续物理内存的话完全可以像malloc那样，将不连续的物理内存页框映射到连续的虚拟地址空间中，这就是vmap的来源）...purge_list; /* "lazy purge" list */ //如果当前VA处于使用状态(即在vmap_area_root为根的红黑树中和vmap_area_list链表中)，vm有效，指向用于管理虚拟地址和物理页之间的映射关系的描述符...struct vm_struct *vm; struct rcu_head rcu_head; }; vm_struct 管理虚拟地址和物理页之间的映射关系 struct vm_struct {...vmalloc区域的虚拟地址的大小 unsigned long flags; //vamlloc分配获取的各个物理页面并是不连续的，每个物理页面用struct page描述，一个vm_struct对用到的管理所有物理页面的

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