趣谈Linux操作系统学习笔记-内存管理（20讲）
计算机进行计算
包括2方面：
1） 进程和线程对cpu的使用
2） 内存管理
独享内存空间的原理
每个进程都有自己独立的内存空间，如果直接使用物理空间，多个程序同时执行会有占用冲突。所以程序使用虚拟地址，系统负责把虚拟地址和物理地址映射起来
1、会议室和物理内存的关系
和会议室一样，内存都被分成一块块儿的，都编号了号，例如3F-10就是三楼十号会议室、内存页有这样一个地址。这个地址是实实在在的地址，通过这个地址我们就能够定位到物理内存地址
2、会产生什么问题呢？
3F-10打开三个相同的程序，都执行到某一步，比方说，打开三个计算机器，用户在这三个程序的界面、上分别输入10、100、1000，如果内存中的这个位置只能保存一个数，
那应该保存那个呢？这不就冲突了吗？
3、谁也不能直接访问物理地址
每个项目的物理地址对于进程不可见，谁也不能直接访问物理地址，操作系统会给进程分配一个虚拟地址。所有进程看到的这个地址都是一样的，里面的内存都是从0开始编号
4、在程序里面，指令写入的地址是虚拟地址
例如，位置我10M的内存区域，操作系统会提供一种机制，将不同的进程的虚拟地址和不同的物理地址映射起来
当程序要访问虚拟地址的时候，由内核的数据结构转换，转换成不同的物理地址，这样不同的进程运行的是时候，写入的是不同的物理地址这样就不会冲突了
规划内存管理：
操作系统的内存管理包括3个方面：
一. 物理内存的管理, 相当于会议室管理员管理会议室
二. 虚拟地址的管理，也即在项目组的视角，会议室的虚拟地址应该如何组织。
三. 物理地址和虚拟地址做好映射，也即会议室管理员如果管理映射表。
举个栗子：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 4 int max_length = 128; 5 6 char * generate(int length){ 7 int i; 8 char * buffer = (char*) malloc (length+1); 9 if (buffer == NULL) 10 return NULL; 11 for (i=0; i<length; i++){ 12 buffer[i]=rand()%26+'a'; 13 } 14 buffer[length]='\0'; 15 return buffer; 16 } 17 18 int main(int argc, char *argv[]) 19 { 20 int num; 21 char * buffer; 22 23 printf ("Input the string length : "); 24 scanf ("%d", &num); 25 26 if(num > max_length){ 27 num = max_length; 28 } 29 30 buffer = generate(num); 31 32 printf ("Random string is: %s\n",buffer); 33 free (buffer); 34 35 return 0; 36 }
总结一下
这个简单的程序在使用内存时的几种方式：
1）代码需要放在内存里面；
2）全局变量，例如 max_length；
3）常量字符串"Input the string length : "；
4）函数栈，例如局部变量 num 是作为参数传给 generate 函数的，这里面涉及了函数调用，局部变量，函数参数等都是保存在函数栈上面的；
5）堆，malloc 分配的内存在堆里面；
6）这里面涉及对 glibc 的调用，所以 glibc 的代码是以 so 文件的形式存在的，也需要放在内存里面
内核部分还需要分配内存：
1）内核的代码要在内存里面；
2）内核中也有全局变量；
3）每个进程都要有一个 task_struct；
4）每个进程还有一个内核栈；
5）在内核里面也有动态分配的内存；
6）虚拟内存和物理内存的映射
内存的排列
1）内存先分为用户态空间和内核态空间，用户态占用0到29号，内核态占用30到39号。
2） 用户态从0号到29号，依次是text segement(存放二进制可执行代码的位置段)，data segment(存放初始化的静态常量)，bss segment(存放未初始化的静态变量)，heap(动态分配内存的区域)，接下来是Memory Mapping segment，把文件映射进内存使用。接下来是栈地址段，
3） 内核态是共享的，无论哪个进程进入到内核，看到的空间和进程列表都是一样的，如果要访问公共资源需要加锁。
