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Linux内存页分配策略

伙伴系统分配算法 在上一节, 我们介绍了Linux内核怎么管理系统中的物理内存....但有时候内核需要分配一些物理内存地址也连续的内存页, 所以Linux使用了 伙伴系统分配算法 来管理系统中的物理内存页....在Linux内核中, 把两个物理地址相邻的内存页当作成伙伴, 因为Linux是以页面号来管理内存页的, 所以就是说两个相邻页面号的页面是伙伴关系....那么给定一个 i 号内存页, 怎么找到他的伙伴内存页呢? 通过观察我们可以发现, 如果页面号是复数的, 那么他的伙伴内存页要加1, 如果页面号是单数的, 那么他的伙伴内存页要减1....Linux内核使用 free_area[i] 管理 2i 个内存页面大小的内存块列表.

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Linux申请大页内存(mmap)

---- 1.为什么要使用大页内存 　　了解操作系统内存管理的人一般都知道操作系统对内存采用多级页表和分页进行管理，操作系统每个页默认大小为4KB。...如果进程使用的内存过大，比如1GB，这样会在页表中占用 1GB / 4KB = 262144个页表项，而系统TLB可以容纳的页表项远小于这个数量。...操作系统默认支持的大页是2MB，当使用1GB内存时，在页表中将占用 1GB / 2MB = 512个页表项，可以大大提升TLB命中率，进而提升应用性能。...---- 2.怎样使用大页内存 2.1 先预留一定量的大页内存 #先查看系统有多少已经预留的大页内存 # cat /proc/meminfo |grep -i huge #预留192个大页 # sysctl...\n"); getchar(); munmap(m, s); return 0; } ---- 3.最后的话 大页内存的好处不仅是减少TLB未命中次数，而且大页内存分配的是物理内存，不会被操作系统的内存管理换出到磁盘上

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    【Linux 内核 内存管理】物理内存组织结构 ⑥ ( 物理页 page 简介 | 物理页 page 与 MMU 内存管理单元 | 内存节点 pglist_data 与 物理页 page 联系 )

    文章目录 一、物理页 page 简介 1、物理页 page 引入 2、物理页 page 与 MMU 内存管理单元 3、物理页 page 结构体 4、Linux 内核源码中的 page 结构体 二、内存节点...pglist_data 与 物理页 page 联系 内存管理系统 3 级结构 : ① 内存节点 Node , ② 内存区域 Zone , ③ 物理页 Page , Linux 内核中 , 使用 上述..., 就是 " 内存区域 " zone , " 内存区域 " 再向下划分 , 就是 " 物理页 " page ; 2、物理页 page 与 MMU 内存管理单元 在 Linux 内核中 , MMU 内存管理单元...结构体 " 物理页 " page 是 Linux 内核 " 内存管理 " 中的 最小单位 , 物理页 中的 " 物理地址 " 是连续的 , 每个 " 物理页 " 使用 struct page 结构体...SPARSEMEM */ // 页描述数组 struct page *node_mem_map; #endif } 参考 【Linux 内核 内存管理】物理内存组织结构 ③ ( 内存管理系统三级结构

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    【Linux 内核 内存管理】物理页释放 ( 物理页释放 __free_pages 函数 )

    文章目录 一、物理页释放 __free_pages 函数 一、物理页释放 __free_pages 函数 ---- 页分配器 提供了 释放 物理页的 函数 __free_pages , 该函数定义在 Linux...内核源码的 linux-4.12\mm\page_alloc.c#4083 位置 ; __free_pages 函数参数分析 : struct page *page 参数 表示 要释放的 物理页 page...的 虚拟空间地址 ; unsigned int order 参数 表示 要释放的 物理页 的 " 阶数 " , 也就是 要释放的物理页大小 ; 阶 ( Order ) : 物理页 的 数量单位 ,...n 阶页块 指的是 2^n 个 连续的 " 物理页 " ; 参考 【Linux 内核 内存管理】伙伴分配器 ① ( 伙伴分配器引入 | 页块、阶 | 伙伴 ) __free_pages 函数源码...order == 0) free_hot_cold_page(page, false); else __free_pages_ok(page, order); } } 源码路径 : linux

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ③ ( Linux 内核中的内存管理模块 | 页分配器 | 不连续页分配器 | 内存控制组 | 硬件设备内存管理 | MMU | 页表缓存 | 高速缓存 )

    文章目录 一、Linux 内核中的内存管理模块 二、硬件设备内存管理 一、Linux 内核中的内存管理模块 ---- Linux 内核还需要处理如下内容 : ① 页错误异常处理 ② 页表管理 ③ 引导内存分配器...: 页分配器 , 块分配器 , 不连续页分配器 , 连续内存分配器 , 每处理器内存分配器 ; " 页分配器 " 负责分配 内存物理页 , 使用的是 " 伙伴分配器 " ; " 不连续页分配器 " 提供了...vmalloc 函数 用于分配内存 , vfree 函数 用于 释放内存 ; 申请的 " 不连续物理页 “ 可以 映射到 ” 连续的虚拟页 " ; ④ 内存碎片整理 ⑤ 内存耗尽处理 ⑥ 内存控制组...: 控制管理 被 进程 占用的 内存 ; 碎片整理 : 如果 " 内存碎片化 " 严重 , 没有连续物理页 , 需要通过 整理内存碎片 并迁移数据 得到 连续的 物理页 ; 内存回收 : 内存不足时 ,...回收内存 ; ⑦ 页回收处理 二、硬件设备内存管理 ---- 硬件设备内存管理 : ① CPU 处理器 中的 " 内存管理单元 " ( MMU ) 和 高速缓存 ; ② 物理内存 在 " 内存管理单元

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    零拷贝内存 or 页锁定内存

    这是一个小实验，在于验证GPU上使用零拷贝内存和页锁定内存的性能差别。使用的是点积计算，数据量在100M左右。...实验步骤很简单，分别在主机上开辟普通内存，页锁定内存以及进行零拷贝内存的操作，看三者哪个完成的时间比较快，具体的代码在最后，这里是实验结果： ?...但是，页锁定内存相比于零拷贝内存到底慢在哪里呢，当然是慢在从主机内存拷贝到显存的时间了，注释掉页锁定的拷贝语句之后，可以得到以下结果： ?...ps:但是，奇怪的是，如果只将a,b内存拷贝的语句注释掉，页锁定内存仍旧可以得到正确的结果，暂时想不明白是为什么 这时就要问了，看起来零拷贝比页锁定要快啊，那还要这个页锁定干嘛呢，当然是有用的，因为...，零拷贝的内容不能缓存在显存里，如果内容要被反复使用，零拷贝就要不停地从内存里取值，增加总线压力，这样相比页锁定也就处于劣势。

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    性能优化：Linux环境下合理配置大内存页

    同时Linux不会为进程一次性建立那么大的页表，只有进程在分配和访问内存时，操作系统才会为进程建立相应地址的映射。 这里只描述了最简单情况下的分页映射。实际上页表目录连同页表一共有四级。...因此，决定先使用大内存页来调优系统的内存使用。 大内存页是一种统称，在低版本的Linux中为Large Page，而当前主流的Linux版本中为Huge Page。...实际上这里可以反映出Linux在分页处理机制上的缺陷。而其他操作系统，比如AIX，对于共享内存段这样的内存，进程共享相同的页表，避免了Linux的这种问题。...总结 本文以一个案例，介绍了Linux操作系统下大内存页在性能提升方面的作用，以及如何设置相应的参数来启用大内存页。...另外值得高兴的是，新版本的Linux内核提供了Transparent Huge Pages，以便运行在Linux上的应用能更广泛更方便地使用大内存页，而不仅仅是只有共享内存这类内存才能使用大内存页。

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    高端内存映射之vmalloc分配内存中不连续的页--Linux内存管理(十九)

    1 内存中不连续的页的分配 根据上文的讲述, 我们知道物理上连续的映射对内核是最好的, 但并不总能成功地使用. 在分配一大块内存时, 可能竭尽全力也无法找到连续的内存块....分配到其中的页可能位于物理内存中的任何地方. 通过修改负责该区域的内核页表, 即可做到这一点. ? ?...因为用于vmalloc的内存页总是必须映射在内核地址空间中, 因此使用ZONE_HIGHMEM内存域的页要优于其他内存域. 这使得内核可以节省更宝贵的较低端内存域, 而又不会带来额外的坏处....其中依次映射了3个(假想的)物理内存页, 在物理内存中的位置分别是1 023、725和7 311....接下来从物理内存分配各个页 最后将这些页连续地映射到vmalloc区域中, 分配虚拟内存的工作就完成了.

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    系统内存管理：虚拟内存、内存分段与分页、页表缓存TLB以及Linux内存管理

    内存分页内存分页是将整个虚拟和物理内存空间划分为固定大小的连续内存块，称为页（Page）。在Linux下，每一页的大小通常为4KB。...假设只有20%的一级页表项被使用，那么页表占用的内存空间只有0.804MB，相比于单级页表的4MB，内存节约非常巨大。为什么不分级的页表无法实现这样的内存节约呢？...这是因为程序执行过程中，访问的页表项相对固定。通过利用TLB，可以大大提高地址转换的速度，加快程序的执行效率。Linux内存管理Linux内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换。...逻辑地址是程序使用的地址，而线性地址是通过段式内存管理映射的地址，也称为虚拟地址。Linux的虚拟地址空间分为内核空间和用户空间两部分。...Linux的内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换，将虚拟地址空间分为内核空间和用户空间，方便进程访问内核空间内存。我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！

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    【Linux 内核 内存管理】内存映射原理 ② ( 内存映射概念 | 文件映射 | 匿名映射 | 内存映射原理 | 分配虚拟内存页 | 产生缺页异常 | 分配物理内存页 | 共享内存 | 进程内存 )

    文章目录 一、内存映射概念 二、内存映射原理 1、分配虚拟内存页 2、产生缺页异常 3、分配物理内存页 三、共享内存 四、进程内存段的内存映射类型 一、内存映射概念 ---- 内存映射 概念 : "..." 物理内存空间 “ 映射到 ” 虚拟内存空间 " , 其中的数据是随机值 ; 二、内存映射原理 ---- 1、分配虚拟内存页 分配 虚拟内存页 : 在 Linux 系统中 创建 " 内存映射 “ 时..., 会在 ” 用户虚拟地址空间 “ 中 , 分配一块 ” 虚拟内存区域 " ; 2、产生缺页异常 缺页异常 : Linux 内核在分配 " 物理内存 “ 时 , 采用了 ” 延迟策略 “ , 即进程第一次访问...缺页异常 " 后 , 会 分配 " 物理内存页 “ , 并且将 要映射的文件 的 部分数据 读取到 该 ” 物理内存页 " 中 ; 匿名映射 : 对于 " 匿名映射 " , 直接分配 " 物理内存页 “..., 并且在 " 页表 “ 中 , 将 ” 虚拟内存页 " 映射到 ” 物理内存页 " ; 三、共享内存 ---- 内存映射 与 共享内存 关系 : 文件映射 : 在进程间的 " 共享内存 " 就是使用

    8.4K20

    Linux-3.14.12内存管理笔记【建立内核页表（3）

    前面已经分析了内核页表的准备工作以及内核低端内存页表的建立，接着回到init_mem_mapping()中，低端内存页表建立后紧随着还有一个函数early_ioremap_page_table_range_init...temporary kernel mappings */ FIX_KMAP_END = FIX_KMAP_BEGIN+(KM_TYPE_NR*NR_CPUS)-1, 其中KM_TYPE_NR表示“窗口”数量，在高端内存的任意一个页框都可以通过一个...“窗口”映射到内核地址空间，调用kmap_atomic可以搭建起“窗口”到高端内存的关系，即建立临时内核映射。...，是从页表缓冲空间中申请还是通过memblock算法申请页表内存。...值得注意的是，与低端内存的页表初始化不同的是，这里的页表只是被分配，相应的PTE项并未初始化，这个工作将会交由以后各个固定映射区部分的相关代码调用set_fixmap()来将相关的固定映射区页表与物理内存关联

    1.6K11

    Linux-3.14.12内存管理笔记【建立内核页表（1）】

    前面已经分析过了Intel的内存映射和linux的基本使用情况，已知head_32.S仅是建立临时页表，内核还是要建立内核页表，做到全面映射的。...建立内核页表前奏，了解两个很关键的变量： max_pfn：最大物理内存页面帧号； max_low_pfn：低端内存区（直接映射空间区的内存）的最大可用页帧号； max_pfn 的值来自setup_arch...Linux是一个支持多硬件平台的操作系统，各种硬件芯片的分页并非固定的2级（页全局目录和页表），仅仅Intel处理器而言，就存在3级的情况（页全局目录、页中间目录和页表），而到了64位系统的时候就成了4...所以Linux为了保持良好的兼容性和移植性，系统设计成了以下的4级分页模型，根据平台环境和配置的情况，通过将页上级目录和页中间目录的索引位设置为0，从而隐藏了页三级目录和页中间目录的存在。...由此管中窥豹，看到了Linux内存分页映射模型的存在和相关设计，暂且也就先了解这么多。 分析宏是一件很乏味的事情，不过以小见大却是一件很有意思的事情。

    1.9K41

    Linux页框分配器之内存碎片化整理

    页框分配器在慢速分配中包括内存碎片化整理和内存回收，代码如下： static inline struct page * __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned...什么是内存碎片化 Linux物理内存碎片化包括两种：内部碎片化和外部碎片化。 内部碎片化： 指分配给用户的内存空间中未被使用的部分。...外部碎片化： 指系统中无法利用的小内存块。例如系统剩余内存为16K bytes，但是这16K bytes内存是由4个4K bytes的页面组成，即16K内存物理页帧号#1不连续。...碎片化整理算法 Linux内存对碎片化的整理算法主要应用了内核的页面迁移机制，是一种将可移动页面进行迁移后腾出连续物理内存的方法。 假设存在一个非常小的内存域如下： ?...蓝色表示空闲的页面，白色表示已经被分配的页面，可以看到如上内存域的空闲页面（蓝色）非常零散，无法分配大于两页的连续物理内存。

    2.7K20

    MySQL 内存页淘汰策略

    全表扫描对InnoDB的影响 当我们在查询数据的时候，会从磁盘上读取数据页到内存中，如果内存中的数据页是最新的，可以直接读取内存也返回，不需要从磁盘上再次读取。...内存数据页是在Buffer Pool中管理的，Buffer Pool的两个重要作用是： 加速更新 加速查询 InnoDB Buffer Pool的大小由innodb_buffer_pool_size决定...show engine innodb status\G; 从上图中可以看出，当前的命中率是97.7%，命中率越高，说明我们从内存页获取数据的次数越多。...由于现在磁盘和内存的数据量完全是一个量级，因此很容易出现页淘汰的现象。...如果按照普通的LRU算法，假设我们一个很大的查询需要淘汰掉绝大多数的内存页，这将会导致Buffer Pool的内存命中率急速下降，磁盘压力增加，SQL语句会响应变慢。

    1.5K10

    【Linux 内核 内存管理】物理内存组织结构 ② ( 内存模型 | 平坦内存 | 稀疏内存 | 非连续内存 | 内存管理系统三级结构 | 节点 Node | 区域 Zone | 页 Page )

    文章目录 一、内存模型 二、内存管理系统三级结构 一、内存模型 ---- 从 CPU 处理器 的角度出发 , 观察 内存的 " 物理分布 " , 有如下 3 种内存模型 , Linux 内核针对这...3 种内存模型进行不同的处理 ; ① 平坦内存 : Flat Memory , 物理地址空间 是 连续的 , 没有 " 内存空洞 " ; ② 稀疏内存 : Space Memory , 物理地址空间...是 非连续 的 , 有 " 内存空洞 " , 该内存模型 支持 内存条的 " 热插拔 " 操作 ; ③ 非连续内存 : Discontiguous Memory , 物理地址空间 是 非连续 的 , 有..." 内存空洞 " ; 内存热插拔支持 : 只有 " 稀疏内存模型 " 支持 内存条 的 热插拔 操作 ; 内存空洞 : 系统的 2 个物理内存 之间 , 存在 内存空洞 ; 1 个物理内存 内部也可能存在...内存空洞 ; 二、内存管理系统三级结构 ---- 内存管理系统 3 级结构 : ① 节点 Node , ② 区域 Zone , ③ 页 Page , Linux 内核中 , 使用 上述 3 级结构

    2.8K30

    Linux 标准大页和透明大页

    Huge pages ( 标准大页 ) 和 Transparent Huge pages( 透明大页 ) 在 Linux 中大页分为两种：Huge pages ( 标准大页 ) 和 Transparent...内存是以块即页的方式进行管理的，当前大部分系统默认的页大小为 4096 bytes 即 4K。1MB 内存等于 256 页；1GB 内存等于 256000 页。...CPU 拥有内置的内存管理单元，包含这些页面的列表，每个页面通过页表条目引用。当内存越来越大的时候， CPU 需要管理这些内存页的成本也就越高，这样会对操作系统的性能产生影响。...Huge Pages Huge pages 是从 Linux Kernel 2.6 后被引入的，目的是通过使用大页内存来取代传统的 4kb 内存页面， 以适应越来越大的系统内存，让操作系统可以支持现代硬件架构的大页面容量功能...Huge pages 有两种格式大小：2MB 和1GB ，2MB 页块大小适合用于 GB 大小的内存， 1GB 页块大小适合用于 TB 级别的内存；2MB 是默认的页大小。

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