linux内存管理

linux子系统包括：

 

物理地址：出现在CPU地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果。

线性地址（虚拟地址）：在32位CPU架构下，可以表示4G的地址空间，16进制0xffffffff。

逻辑地址：

 

逻辑地址--->物理地址：

首先cpu利用段氏内存管理单元，将逻辑地址转换成线性地址。

再利用页式内存管理单元，把线性地址最终转换成物理地址。

 

段氏管理（16位CPU）：16位CPU内部拥有20位的地址线，寻址范围是2的20次方，也就是1M的内存空间。但只有16位CPU用于存放地址的寄存器（只能访问65536个存储单元，64K）。

为了能够访问1M的内存空间，CPU就采用了内存分段的管理模式，并在CPU内部加入了段寄存器。16位CPU把1M内存空间分为若干个逻辑段，每个逻辑段要求如下：

1.逻辑段的起始地址（段地址）必须是16的倍数，即最后4个二进制位必须是全0.

2.逻辑段的最大容量为64K

 

页式管理：线性地址被分为固定长度的组，称为页(page)。

 

32位PC采用两种不同的工作方式：实模式和保护模式。

一般工作在保护模式。

 

内存管理子系统职能：1.管理：虚拟地址与物理地址的映射。

2.管理：物理内存的分配。

 

linux内存管理：

所有段的基地址均为0.

因为每个段的基地址为0，因此，逻辑地址与线性地址保持一致。也就是在linux中所提到的逻辑地址和线性地址可认为一致。

 

虚拟内存：linux操作系统采用虚拟内存管理技术，使得每个进程都有独立的进程地址空间。用户看到和接触的都是虚拟地址，无法看到实际的物理地址。

利用这种虚拟地址不但能起到保护操作系统的作用，而且更重要的是用户进程可使用比实际物理内存更大的地址空间。

 

进程空间：用户空间对应进程，每当进程切换，用户空间就会跟着变化。

每个进程的用户空间都是完全独立、互不相干的。（ 如把同一个程序同时运行10次，会看到10个进程使用的线性地址一模一样）

ps aux
cat /proc/<pid>/maps

 

 实际物理内存只有当进程真的去访问新获取的虚拟地址时，才会由“请页机制”产生“缺页”异常，进而进入分配实际页框的程序。之后虚拟地址才实实在在地映射到了物理地址上。

 

在linux中，由kmalloc来分配动态内存（应用程序中malloc）

#include  <linux/slab.h>
void *kmalloc(size_t size,int flags)
//size:要分配的内存大小
//flags：分配标志。它控制kmalloc的行为。

分配标志：

 

内存使用：

 

内核空间：内核空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程改变，是固定的。

 高端内存：物理内存896M以上的部分称为高端内存。

4G的虚拟地址空间又分为：

1.用户空间（0~3G）：用户程序

2.内核空间（3G~4G）：

 直接映射区（3G~3G+896M）：因为该区域的线性地址和物理地址之间存在线性转换关系:线性地址=3G+物理地址。

动态内存映射区（Vmalloc区）：线性地址空间连续，对应物理空间不一定连续。vmalloc分配的线性地址所对应的物理页可能处于低端内存，页可能处于高端内存。

KMAP区（永久内存映射区）：

固定映射区：