linux教程第课内存与设备管理PPT学习教案.pptx

Linux操作系统在内存管理和设备管理方面采用了多种策略和技术，以优化资源的使用并提高系统的效率。以下是对这些概念的详细解释： 内存管理： 1. **连续分配**：最简单的内存管理方式，将内存分为系统区和用户区。系统区用于操作系统，用户区供用户程序使用。在单用户、单任务系统中常见。 2. **固定分区分配**：内存被划分为固定大小的区域，每个区域只能容纳特定大小的程序。分为均等分区和非均等分区。 3. **动态分区分配**：根据程序需求动态分配内存，主要通过空闲分区表或空闲分区链来管理空闲空间。 4. **请求分页机制**：逻辑地址被分页，内存地址也被分页，页面大小由硬件决定。当试图访问的页面不在内存中时，产生缺页中断，系统负责将所需页面从磁盘加载到内存。 5. **Linux的多级页表**：Linux采用三级页表结构，允许更高效地管理虚拟内存空间。 6. **内存页的分配与释放**：Linux使用位图和链表两种方法管理内存页，页组中的页数量按2的倍数递增。 7. **内存交换**：kswapd内核进程负责监控内存使用，将不常用或“脏”页面交换到磁盘的交换文件中，确保有足够的空闲内存。 **设备管理**： 1. **设备管理概述**：设备被视为特殊文件，通过索引节点和文件名进行管理。应用程序通过`open()`等系统调用来操作设备，就像操作普通文件一样。 2. **设备驱动程序**：作为内核的一部分，提供标准接口给内核和子系统，并利用内核服务，如内存分配。Linux设备驱动可以动态加载和卸载。 3. **设备驱动程序的分层结构**：设备驱动通常包含用户空间接口、内核空间驱动和硬件接口。 4. **可安装模块**：设备驱动常以可安装模块形式存在，允许在系统运行时动态添加或移除。 5. **字符设备**：与普通文件类似，通过标准系统调用进行读写操作。 6. **块设备**：块设备的访问方式与文件类似，但通常涉及I/O缓冲，以提高性能。 7. **设备驱动与文件系统的关系**：设备驱动是内核的一部分，负责与硬件交互，而文件系统则提供了一种抽象，使得用户可以像操作文件一样操作设备。 Linux通过精细的内存管理和设备驱动策略，实现了高效、灵活的资源管理，既满足了多用户、多任务的需求，又能有效地处理硬件资源的分配和回收。