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linux內(nèi)存管理，linux的儲存管理機(jī)制

來源：整理 時間：2023-08-24 19:52:43 編輯：智能門戶 手機(jī)版

本文目錄一覽

1，linux的儲存管理機(jī)制

Linux存儲管理的基本框架管理機(jī)制 其內(nèi)核采用虛擬頁式存儲管理，采用三次映射機(jī)制實(shí)現(xiàn)從線性地址到物理地址的映射。 參考資料： http://club.chinaren.com/bbs/index.jsp?boardid=682&hotmsgid=82224784

linux的儲存管理機(jī)制

2，如何有效的學(xué)習(xí)linux內(nèi)存管理

Linux內(nèi)存管理機(jī)制： 一 物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存 我們知道，直接從物理內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)要快的多，因此，我們希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內(nèi)存完成，而內(nèi)存是有限的，這樣就引出了物理內(nèi)存與虛擬內(nèi)存的概念
linux管理內(nèi)存是優(yōu)先使用物理內(nèi)存，只有在物理內(nèi)存不足的時候才會使用虛擬內(nèi)存（swap交換分區(qū)），而windows是數(shù)據(jù)隨機(jī)的 寫進(jìn)虛擬內(nèi)存或者物理內(nèi)存中的

如何有效的學(xué)習(xí)linux內(nèi)存管理

3，linux操作系統(tǒng)下的存儲管理是怎么樣的

樹枝形目錄管理的，所有目錄全掛在/(根目錄)下。.簡單給你介紹下，linux存儲文件都是亂放，比如一間房，linux存放文件就是亂扔里面，讀取時比較快，方便。windows存放文件是一個挨著一個，這樣如果讀取文件時，有些文件被壓在其他文件下面，讀取沒有l(wèi)inux方便。大致這么理解就行。
這不是一兩句能寫清楚的，建議你看看講內(nèi)核的《linux內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(原書第3版)》，比較適合你這樣的有點(diǎn)點(diǎn)基礎(chǔ)的入門新獸。

linux操作系統(tǒng)下的存儲管理是怎么樣的

4，Linux 系統(tǒng)是怎樣進(jìn)行內(nèi)存管理的

Linux 系統(tǒng)和android 雖然都是用的是linux內(nèi)核，但對處理程序內(nèi)存的方式不一樣，特別是前臺的上層程序，內(nèi)核級程序基本是一樣的。 linux內(nèi)核基本是先把數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存上的，內(nèi)存不夠才放到交換分區(qū)（虛擬內(nèi)存）上
在終端中運(yùn)行 fdisk -l查看哪個分區(qū)有空，然后運(yùn)行sudo mkswap /dev/sda 添加交換分區(qū)，sudo swapon /dev/sda啟用分區(qū)，sudo /dev/sda swap swap defaults 0 0寫入啟動，如果沒有空的分區(qū)，那就在較大的分區(qū)中設(shè)置交換文件 sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile1 bs=1024k count=512 創(chuàng)建大小為512m的交換文件(512可以自己定義)，sudo swapon /swapfile1 啟用交換文件sudo /swapfile1 swap swap defaults 0 0寫入啟動

5，linux 如何動態(tài)分配內(nèi)存

Linux內(nèi)核運(yùn)行在X86機(jī)器的物理內(nèi)存管理使用簡單平坦內(nèi)存模型，每個用戶進(jìn)程內(nèi)存(虛擬內(nèi)存)地址范圍為從0到TASK_SIZE字節(jié)，超過此內(nèi)存的限制不能被用戶訪問。用戶進(jìn)程被分為幾個邏輯段，成為虛擬內(nèi)存區(qū)域，內(nèi)核跟蹤和管理用戶進(jìn)程的虛擬內(nèi)存區(qū)域提供適當(dāng)?shù)膬?nèi)存管理和內(nèi)存保護(hù)處理。 do_brk()是一個內(nèi)核函數(shù)，用于間接調(diào)用管理進(jìn)程的內(nèi)存堆的增加和縮減 (brk)，它是一個mmap(2)系統(tǒng)調(diào)用的簡化版本，只處理匿名映射(如未初始化數(shù)據(jù))。 do_brk()改變進(jìn)程的地址空間。地址是代表數(shù)據(jù)段結(jié)束的一個指針(事實(shí)上是進(jìn)程的堆區(qū)域)。 do_brk()的參數(shù)是一個絕對邏輯地址，這個地址代表地址空間新的結(jié)尾。更實(shí)際地說，我們在編寫用戶程序的時候從來就不應(yīng)該使用這個函數(shù)。使用這個函數(shù)的用戶程序就不能再使用malloc()，這是一個大問題，因?yàn)闃?biāo)注庫的許多部分依賴于malloc()。 如果在用戶程序中使用do_brk()可能會導(dǎo)致難以發(fā)現(xiàn)的程序崩潰。 do_brk(addr, len)函數(shù)給從addr到addr+len建立虛擬內(nèi)存區(qū)vm_area_struct(該區(qū)的起始地址為addr；結(jié)束地址為addr+len),該虛擬內(nèi)存區(qū)作為進(jìn)程的堆來使用。 malloc將從此區(qū)域獲取內(nèi)存空間(虛擬內(nèi)存), free()將會把malloc()獲取的虛擬空間釋放掉(歸還到該進(jìn)程的堆的空閑空間中去)

6，Linux的內(nèi)存管理機(jī)制是什么樣的

在早期的計(jì)算機(jī)中，程序是直接運(yùn)行在物理內(nèi)存上的。換句話說，就是程序在運(yùn)行的過程中訪問的都是物理地址。如果這個系統(tǒng)只運(yùn)行一個程序，那么只要這個程序所需的內(nèi)存不要超過該機(jī)器的物理內(nèi)存就不會出現(xiàn)問題，我們也就不需要考慮內(nèi)存管理這個麻煩事了，反正就你一個程序，就這么點(diǎn)內(nèi)存，吃不吃得飽那是你的事情了。然而現(xiàn)在的系統(tǒng)都是支持多任務(wù)，多進(jìn)程的，這樣CPU以及其他硬件的利用率會更高，這個時候我們就要考慮到將系統(tǒng)內(nèi)有限的物理內(nèi)存如何及時有效的分配給多個程序了，這個事情本身我們就稱之為內(nèi)存管理。下面舉一個早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，內(nèi)存分配管理的例子，以便于大家理解。加入我們有三個程序，程序1，2，3.程序1運(yùn)行的過程中需要10M內(nèi)存，程序2運(yùn)行的過程中需要100M內(nèi)存，而程序3運(yùn)行的過程中需要20M內(nèi)存。如果系統(tǒng)同時需要運(yùn)行程序A和B，那么早期的內(nèi)存管理過程大概是這樣的，將物理內(nèi)存的前10M分配給A, 接下來的10M-110M分配給B。這種內(nèi)存管理的方法比較直接，好了，假設(shè)我們這個時候想讓程序C也運(yùn)行，同時假設(shè)我們系統(tǒng)的內(nèi)存只有128M，顯然按照這種方法程序C由于內(nèi)存不夠是不能夠運(yùn)行的。大家知道可以使用虛擬內(nèi)存的技術(shù)，內(nèi)存空間不夠的時候可以將程序不需要用到的數(shù)據(jù)交換到磁盤空間上去，已達(dá)到擴(kuò)展內(nèi)存空間的目的。下面我們來看看這種內(nèi)存管理方式存在的幾個比較明顯的問題。就像文章一開始提到的，要很深層次的把握某個技術(shù)最好搞清楚其發(fā)展歷程。1．進(jìn)程地址空間不能隔離由于程序直接訪問的是物理內(nèi)存，這個時候程序所使用的內(nèi)存空間不是隔離的。舉個例子，就像上面說的A的地址空間是0-10M這個范圍內(nèi)，但是如果A中有一段代碼是操作10M-128M這段地址空間內(nèi)的數(shù)據(jù)，那么程序B和程序C就很可能會崩潰（每個程序都可以系統(tǒng)的整個地址空間）。這樣很多惡意程序或者是木馬程序可以輕而易舉的破快其他的程序，系統(tǒng)的安全性也就得不到保障了，這對用戶來說也是不能容忍的。2. 內(nèi)存使用的效率低如上面提到的，如果我們要像讓程序A、B、C同時運(yùn)行，那么唯一的方法就是使用虛擬內(nèi)存技術(shù)將一些程序暫時不用的數(shù)據(jù)寫到磁盤上，在需要的時候再從磁盤讀回內(nèi)存。這里程序C要運(yùn)行，將A交換到磁盤上去顯然是不行的，因?yàn)槌绦蚴切枰B續(xù)的地址空間的，程序C需要20M的內(nèi)存，而A只有10M的空間，所以需要將程序B交換到磁盤上去，而B足足有100M，可以看到為了運(yùn)行程序C我們需要將100M的數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫到磁盤，然后在程序B需要運(yùn)行的時候再從磁盤讀到內(nèi)存，我們知道IO操作比較耗時，所以這個過程效率將會十分低下。3. 程序運(yùn)行的地址不能確定程序每次需要運(yùn)行時，都需要在內(nèi)存中非配一塊足夠大的空閑區(qū)域，而問題是這個空閑的位置是不能確定的，這會帶來一些重定位的問題，重定位的問題確定就是程序中引用的變量和函數(shù)的地址，如果有不明白童鞋可以去查查編譯愿意方面的資料。內(nèi)存管理無非就是想辦法解決上面三個問題，如何使進(jìn)程的地址空間隔離，如何提高內(nèi)存的使用效率，如何解決程序運(yùn)行時的重定位問題？這里引用計(jì)算機(jī)界一句無從考證的名言：“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里的任何問題都可以靠引入一個中間層來解決?！爆F(xiàn)在的內(nèi)存管理方法就是在程序和物理內(nèi)存之間引入了虛擬內(nèi)存這個概念。虛擬內(nèi)存位于程序和屋里內(nèi)存之間，程序只能看見虛擬內(nèi)存，再也不能直接訪問物理內(nèi)存。每個程序都有自己獨(dú)立的進(jìn)程地址空間，這樣就做到了進(jìn)程隔離。這里的進(jìn)程地址空間是指虛擬地址。顧名思義既然是虛擬地址，也就是虛的，不是現(xiàn)實(shí)存在的地址空間。既然我們在程序和物理地址空間之間增加了虛擬地址，那么就要解決怎么從虛擬地址映射到物理地址，因?yàn)槌绦蜃罱K肯定是運(yùn)行在物理內(nèi)存中的，主要有分段和分頁兩種技術(shù)。分段(Segmentation)：這種方法是人們最開始使用的一種方法，基本思路是將程序所需要的內(nèi)存地址空間大小的虛擬空間映射到某個物理地址空間。段映射機(jī)制：每個程序都有其獨(dú)立的虛擬的獨(dú)立的進(jìn)程地址空間，可以看到程序A和B的虛擬地址空間都是從0x00000000開始的。我們將兩塊大小相同的虛擬地址空間和實(shí)際物理地址空間一一映射，即虛擬地址空間中的每個字節(jié)對應(yīng)于實(shí)際地址空間中的每個字節(jié)，這個映射過程由軟件來設(shè)置映射的機(jī)制，實(shí)際的轉(zhuǎn)換由硬件來完成。這種分段的機(jī)制解決了文章一開始提到的3個問題中的進(jìn)程地址空間隔離和程序地址重定位的問題。程序A和程序B有自己獨(dú)立的虛擬地址空間，而且該虛擬地址空間被映射到了互相不重疊的物理地址空間，如果程序A訪問虛擬地址空間的地址不在0x00000000-0x00A00000這個范圍內(nèi)，那么內(nèi)核就會拒絕這個請求，所以它解決了隔離地址空間的問題。我們應(yīng)用程序A只需要關(guān)心其虛擬地址空間0x00000000-0x00A00000，而其被映射到哪個物理地址我們無需關(guān)心，所以程序永遠(yuǎn)按照這個虛擬地址空間來放置變量，代碼，不需要重新定位。無論如何分段機(jī)制解決了上面兩個問題，是一個很大的進(jìn)步，但是對于內(nèi)存效率問題仍然無能為力。因?yàn)檫@種內(nèi)存映射機(jī)制仍然是以程序?yàn)閱挝?，?dāng)內(nèi)存不足時仍然需要將整個程序交換到磁盤，這樣內(nèi)存使用的效率仍然很低。那么，怎么才算高效率的內(nèi)存使用呢。事實(shí)上，根據(jù)程序的局部性運(yùn)行原理，一個程序在運(yùn)行的過程當(dāng)中，在某個時間段內(nèi)，只有一小部分?jǐn)?shù)據(jù)會被經(jīng)常用到。所以我們需要更加小粒度的內(nèi)存分割和映射方法，此時是否會想到Linux中的Buddy算法和slab內(nèi)存分配機(jī)制呢，哈哈。另一種將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址的方法分頁機(jī)制應(yīng)運(yùn)而生了。分頁機(jī)制：分頁機(jī)制就是把內(nèi)存地址空間分為若干個很小的固定大小的頁，每一頁的大小由內(nèi)存決定，就像Linux中ext文件系統(tǒng)將磁盤分成若干個Block一樣，這樣做是分別是為了提高內(nèi)存和磁盤的利用率。試想以下，如果將磁盤空間分成N等份，每一份的大小(一個Block)是1M，如果我想存儲在磁盤上的文件是1K字節(jié)，那么其余的999字節(jié)是不是浪費(fèi)了。所以需要更加細(xì)粒度的磁盤分割方式，我們可以將Block設(shè)置得小一點(diǎn)，這當(dāng)然是根據(jù)所存放文件的大小來綜合考慮的，好像有點(diǎn)跑題了，我只是想說，內(nèi)存中的分頁機(jī)制跟ext文件系統(tǒng)中的磁盤分割機(jī)制非常相似。Linux中一般頁的大小是4KB，我們把進(jìn)程的地址空間按頁分割，把常用的數(shù)據(jù)和代碼頁裝載到內(nèi)存中，不常用的代碼和數(shù)據(jù)保存在磁盤中，我們還是以一個例子來說明,如下圖：進(jìn)程虛擬地址空間、物理地址空間和磁盤之間的頁映射關(guān)系我們可以看到進(jìn)程1和進(jìn)程2的虛擬地址空間都被映射到了不連續(xù)的物理地址空間內(nèi)(這個意義很大，如果有一天我們的連續(xù)物理地址空間不夠，但是不連續(xù)的地址空間很多，如果沒有這種技術(shù)，我們的程序就沒有辦法運(yùn)行),甚至他們共用了一部分物理地址空間，這就是共享內(nèi)存。進(jìn)程1的虛擬頁VP2和VP3被交換到了磁盤中，在程序需要這兩頁的時候，Linux內(nèi)核會產(chǎn)生一個缺頁異常，然后異常管理程序會將其讀到內(nèi)存中。這就是分頁機(jī)制的原理，當(dāng)然Linux中的分頁機(jī)制的實(shí)現(xiàn)還是比較復(fù)雜的，通過了也全局目錄，也上級目錄，頁中級目錄，頁表等幾級的分頁機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的，但是基本的工作原理是不會變的。分頁機(jī)制的實(shí)現(xiàn)需要硬件的實(shí)現(xiàn)，這個硬件名字叫做MMU(Memory Management Unit)，他就是專門負(fù)責(zé)從虛擬地址到物理地址轉(zhuǎn)換的，也就是從虛擬頁找到物理頁。
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