Linux 内存管理总结 Linux 内存管理是 Linux 操作系统中的一项关键技术,负责管理计算机的内存资源,确保系统的稳定运行。本文档将从四个方面对 Linux 内存管理进行总结:初始化过程中内存的建立及到伙伴系统的转移;伙伴系统、slab 分配器、非连续内存的管理;进程地址空间的内存管理;内存回收。 一、初始化过程中内存的建立及到伙伴系统的转移 在 Linux 内核启动时,需要初始化内存管理系统,包括建立内存管理数据结构、 initializes 页框分配器、设置内存保护机制等。在这个过程中,Linux 内核会根据 Bootloader 传递的参数建立 meminfo 结构体,用于描述物理内存的布局。meminfo 结构体中包括了多个成员变量,例如,nr_banks、bank 等,用于描述物理内存的大小、起始地址和结点号等信息。 在初始化过程中,Linux 内核还需要将物理内存分解为多个页,每个页是一个比特,提供初始阶段内存的分配和释放。同时,Linux 内核还需要调用平台的内存映射函数,以完成外设空间的映射。Linux 内核将所有剩余的页交给页框分配器,完成页框分配器的初始化。 二、伙伴系统、slab 分配器、非连续内存的管理 Linux 内存管理中,伙伴系统、slab 分配器和非连续内存管理是三个关键组件。伙伴系统是一种内存管理机制,用于管理物理内存,提供了可靠的内存分配和释放机制。slab 分配器是一种高速缓存机制,用于管理内核中的高速缓存,提高系统性能。非连续内存管理是指对非连续物理内存的管理,例如,对于NUMA 架构的服务器,需要对每个处理器的内存进行管理。 三、进程地址空间的内存管理 在 Linux 中,每个进程都有其自己的地址空间,需要对进程地址空间进行管理。Linux 内核提供了多种机制来管理进程地址空间,例如,使用页表机制、使用段机制等。页表机制是 Linux 中的一种基本机制,用于将虚拟地址转换为物理地址。段机制是 Linux 中的一种机制,用于保护进程地址空间的安全。 四、内存回收 Linux 中的内存回收是指对不再使用的内存进行回收,以释放内存资源。Linux 内核提供了多种机制来实现内存回收,例如,使用页框分配器回收空闲页、使用 slab 分配器回收高速缓存等。在内存回收过程中,Linux 内核需要确保系统的稳定运行,不影响系统的性能。 Linux 内存管理是一个复杂的系统,需要对物理内存、进程地址空间和内存回收等多方面进行管理。通过对 Linux 内存管理的理解,可以更好地掌握 Linux 操作系统的工作机制,提高系统的性能和稳定性。
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