linux 段页式内存管理

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页是信息的物理单位,分页是为了实现离散分配方式,以消减内存的外零头,提高内存的利用率从;或者说,分页是由于系统管理的需要,而不是用户的需求。短是信息的逻辑单位,它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了能更好的满足用户的需求。

进程是如何使用内存的

对于任意一个普通的进程都会涉及到5种不同的数据段,

代码段:存放代码

数据段:存放程序静态分配的变量和全局变量

BSS:未初始化的全局变量

堆:用于存放进程运行中被动态分配的内存段,大小不固定。Malloc分配内存时,新分配的内存的添加到堆上(堆扩张),free释放内存时称为堆缩减。

栈:存放局部变量,函数调用时传入的参数和返回的参数都保存在栈中。

如图所示:数据段、bss、堆段通常是被连续存储的,内存位置上是连续的。而代码和栈往往会被独立存放。栈向下生长,堆向上生长。

进程内存空间

Linux中采用虚拟内存管理技术,用户看到和接触到的都是该虚拟地址,无法看到实际的物理内存地址。利用虚拟地址使得用户不能直接访问物理内存,进程间也各自互不干涉,起到保护的作用;另一方面,用户程序可使用比实际物理内存更大的地址空间。4G进程空间分为两个部分,1-3G为用户空间,4G为内核空间,用户通常情况不能访问内核空间,只有用户进程进行系统调用等时刻时可以访问内核空间。

进程内存管理

进程内存管理的对象是进程线性地址空间上的内存镜像,这些内存镜像其实就是进程使用的虚拟内存区域。进程的虚拟空间是个32位或64位的地址空间,空间大小取决于体系结构。如果要查看某个进程占用的内存区域,可以使用linux 下的/proc/maps获得。

注意:你一定会发现进程空间只包含三个内存区域,没有上面提到的堆、bss等,事实上,程序内存段和进程地址空间中的数据段内存区域是种模糊对应,也就是说,堆、bss、数据段(初始化过的)都在进程空间中由数据段内存区域表示。

进程内存的分配和回收?

创建进程fork(),程序载入execve(),映射文件mmap(),动态内存分配malloc()/brk()都需要分配内存给进程。不过这时进程申请和获得的还不是实际内存,而是虚拟内存,准确的说是“内存区域”,进程对内存区域的分配最终都会归结到do_mmap()函数上来。

进程所能直接操作的地址都是虚拟地址,当进程需要内存时,从内存获得的仅仅是虚拟的内存区域,而不是实际的物理地址,进程并没有获得物理内存,获得的仅仅是对一个新的线性地址的使用权。实际的物理内存只有当进程真的去访问新获取的虚拟地址时,才会有“请求页机制”产生缺页异常,该异常是虚拟内存机制赖以生存的基本保证,它会告诉内核去真正为进程分配物理页,并建立对应的页表,根据页表机制虚拟地址才实实在在的映射到了系统的物理内存上。

页面置换算法(LRU):最近最少使用算法

地址映射过程中,若在页面中发现所要访问的页面不在内存中,则产生缺页中断。当发生缺页中断时,os必须选择一个页面将其移出内存,而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。LRU算法算法选择过去一段时间里最久未使用的页面。LRU算法存在如何实现的问题,需要实际硬件支持,计数器和栈的实现都会造成多次访问内存的软件开销,实际中使用LRU的近似实现clock算法。

静态链接和动态链接

静态链接和动态链接都是共享代码的方式。

采用动态链接库,lib中的指令都会全部直接包含在最终生成的EXE文件中。但是若使用DLL,DLL不必包含在最终的EXE文件中,动态链接是指在生成可执行文件时不将所有程序用到的函数链接到一个文件,因为有许多函数在操作系统带的dll文件中,当程序运行时直接从操作系统中找。而静态链接库就是把所有用到的函数都全部链接到exe文件中。

时间: 2024-08-21 05:37:04

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linux内核源码——内存管理:段页式内存及swap

os的内存管理大概可以分成两块:1.段页式管理(虚存)2.swap in 和 swap out 段页式管理   多级页表的管理图像 用户(程序员)希望用段,物理内存希望用页来进行管理 原文地址:https://www.cnblogs.com/zsben991126/p/12069937.html

linux内核--段页式管理内存的方法

一.概念 物理地址(physical address) 用于内存芯片级的单元寻址,与处理器和CPU连接的地址总线相对应. --这个概念应该是这几个概念中最好理解的一个,但是值得一提的是,虽然可以直接把物理地址理解成插在机器上那根内存本身,把内存看成一 个从0字节一直到最大空量逐字节的编号的大数组,然后把这个数组叫做物理地址,但是事实上,这只是一个硬件提供给软件的抽像,内存的寻址 方式并不是这样.所以,说它是"与地址总线相对应",是更贴切一些,不过抛开对物理内存寻址方式的考虑,直接把物理

操作系统笔记(十)内存管理之分页,分段和段页式

基本内存管理: 进程占用空间必须连续,导致外部碎片以及附加的compaction 整个进程的swap in 和 swap out十分耗时. 解决:分页 ->内存空间不必连续,无外部碎片,有内部碎片.可以部分swap in 和 out. 分页式内存管理 重定位 物理内存:帧 <==> 逻辑内存:页 页表管理页和帧的映射关系,每条记录称作PTE.即输入page number,输出frame number. 逻辑地址:page number和page offset. 物理地址:frame nu

[转]linux内核分析笔记----内存管理

转自:http://blog.csdn.net/Baiduluckyboy/article/details/9667933 内存管理,不用多说,言简意赅.在内核里分配内存还真不是件容易的事情,根本上是因为内核不能想用户空间那样奢侈的使用内存. 先来说说内存管理.内核把物理页作为内存管理的基本单位.尽管处理器的最小可寻址单位通常是字,但是,内存管理单元MMU通常以页为单位进行处理.因此,从虚拟内存的交代来看,页就是最小单位.内核用struct  page(linux/mm.h)结构表示系统中的每个

段页式存储管理思想

分页:解决内存利用效率问题. 分段:解决进程安全.访问控制.数据一致性问题. http://blog.csdn.net/bupt_tinyfisher/article/details/8939689 1.基本思想: 分页系统能有效地提高内存的利用率,而分段系统能反映程序的逻辑结构,便于段的共享与保护,将分页与分段两种存储方式结合起来,就形成了段页式存储管理方式. 在段页式存储管理系统中,作业的地址空间首先被分成若干个逻辑分段,每段都有自己的段号,然后再将每段分成若干个大小相等的页.对于主存空间也

linux内核探索之内存管理(二):linux系统中的内存组织--结点、内存域和页帧

本文主要参考<深入linux内核架构>(3.2节)及Linux3.18.3内核源码 概述:本文主要描述了内存管理相关的数据结构:结点pg_data_t.内存域struct zone以及页帧(物理页):struct page ,以及该结构相关的一些基本概念. 1. 概述 内存划分为接点,每个结点关联到系统中的一个处理器,在内核中表示为pg_data_t. 各个结点又划分为内存域,比如DMA内存域,高端内存域,普通内存域. 内核内存域的宏: enum zone_type { #ifdef CONF

Linux系统基本的内存管理知识讲解

内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一.内存管理系统是操作系统中最为重要的部分,因为系统的物理内存总是少于系统所需要的内存数量.虚拟内存就是为了克服这个矛盾而采用的策略.系统的虚拟内存通过在各个进程之间共享内存而使系统看起来有多于实际内存的内存容量.Linux支持虚拟内存, 就是使用磁盘作为RAM的扩展,使可用内存相应地有效扩大.核心把当前不用的内存块存到硬盘,腾出内存给其他目的.当原来的内容又要使用时,再读回内存. 一.内存使用情况监测 (1)实时监控内存使用情况 在命令行使用“Free

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接上一节,主要参考<深入Linux内核架构>(3.3节),即linux-3.18.3 1. 对PTE的操作 最后一级页表中的项不仅包含了指向页的内存位置的指针,还在上述的多于比特位包含了与页有关的附加信息.尽管这些数据是特定于CPU的,它们至少提供了有关页访问控制的一些信息.下列位在linux内核支持的大多数CPU中都可以找到. arch/x86/include/asm/pgtable_types.h #define _PAGE_BIT_PRESENT 0 /* is present */ #