Linux的内存管理分为 虚拟内存管理 和 物理内存管理，本文主要介绍 虚拟内存管理 的原理和实现。在介绍 虚拟内存管理 前，首先介绍一下 x86 CPU 内存寻址的具体过程。...虚拟内存地址管理 应用程序使用 malloc() 函数向Linux内核申请内存时，Linux内核会返回可用的虚拟内存地址给应用程序。...每个进程都可以使用4GB的虚拟内存地址，所以Linux内核需要为每个进程管理这4GB的虚拟内存地址。例如记录哪些虚拟内存地址是空闲的可以分配的，哪些虚拟内存地址已经被占用了。...而Linux内核使用 vm_area_struct 结构进行管理，定义如下： struct vm_area_struct { struct mm_struct * vm_mm; /* VM...vm_area_struct 结构通过以下方式对虚拟内存地址进行管理，如下图： ?
摘要--本文旨在深入探讨Linux操作系统的虚拟内存管理机制。我们将从基本概念开始，逐步深入到内核级别的实现细节。为了达到这个目标，本文将结合理论讨论和实际的代码分析。...我们希望通过这种方式，使读者对Linux虚拟内存管理有更深入的理解。一、虚拟内存的基本概念在现代操作系统中，虚拟内存是一个非常重要的概念。...二、Linux虚拟内存管理的实现在Linux内核中，虚拟内存的管理主要涉及以下几个部分：页表管理、页面分配与回收、页面置换算法以及内存映射。1....三、代码分析为了更深入地理解Linux虚拟内存管理的实现，让我们来看一个简单的例子：一个创建新的内存映射的系统调用。这个例子的代码可以在mm/mmap.c文件中找到。...但是，通过仔细阅读代码和注释，我们可以对Linux虚拟内存管理的实现有一个更深入的理解。此外，我们还可以使用调试工具（如gdb）来跟踪代码的执行过程，从而更好地理解其工作原理。动。
目录： 一、电源管理框架 1.1 电源状态管理 1.2 省电管理 1.3 电源管理质量 二、睡眠与休眠 2.1 冻结进程 2.2 睡眠流程...但是当硬件运行起来之后，软件就可以对硬件的电源状态进行管理了。电源管理的内容包括电源状态管理和省电管理。电源状态管理是对整个系统的供电状态进行管理，内容包括睡眠、休眠、关机、重启等操作。...不过省电管理也不能一味地省电，还要考虑性能问题，在性能与功耗之间达到平衡。 1.1 电源状态管理 计算机只有开机之后才能使用，但是我们并不是一直都在使用计算机。...6.2 设备级约束 暂略 linux-src/drivers/base/power/qos.c 七、总结回顾 通过本文我们对计算机的电源管理有了一个基本的了解，下面我们再看图回忆一下： 电源管理分为电源状态管理和省电管理两个重要组成部分...电源状态管理是对计算机的电源状态进行管理，包括睡眠、休眠、关机、重启等。省电管理是内核中的一些省电机制，可以很好的帮我们节省电力。
前几天另一位同事来问另一个虚拟内存相关的问题，我才发现对于虚拟内存，我的理解还不够深刻，一些概念还有些矛盾。于是翻一下资料重新整理一下这些知识，希望下次在用到它们时能更顺畅。...CPU 中有一种硬件，内存管理单元 MMU（Memory Management Unit）专门用来将翻译虚拟内存地址。...进程内存管理 它有助于进程进行内存管理，主要体现在： 内存完整性：由于虚拟内存对进程的”欺骗”，每个进程都认为自己获取的内存是一块连续的地址。...常用管理命令 ---- 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...小结 ---- 虚拟内存的概念非常容易理解，但是它会衍生出来的一系列非常复杂的知识。
前不久组内又有一次我比较期待的分享：“Linux 的虚拟内存”。是某天晚上加班时，我们讨论虚拟内存的概念时，leader 发现几位同事对虚拟内存认识不清后，特意给这位同学挑选的主题。...前几天另一位同事来问另一个虚拟内存相关的问题，我才发现对于虚拟内存，我的理解还不够深刻，一些概念还有些矛盾。于是翻一下资料重新整理一下这些知识，希望下次在用到它们时能更顺畅。...进程内存管理 它有助于进程进行内存管理，主要体现在： 内存完整性：由于虚拟内存对进程的”欺骗”，每个进程都认为自己获取的内存是一块连续的地址。...常用管理命令 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...小结 虚拟内存的概念非常容易理解，但是它会衍生出来的一系列非常复杂的知识。
在任何程序设计环境及语言中，内存管理都十分重要。 内存管理的基本概念 分析C语言内存的分布先从Linux下可执行的C程序入手。...栈段亦由操作系统分配和管理，而不需要程序员显示地管理;堆段由程序员自己管理，即显式地申请和释放空间。 另外，可执行程序在运行时具有相应的程序属性。...(3)全局数据和静态数据有可能在整个程序执行过程中都需要访问，因此单独存储管理。 (4)堆区由用户自由分配，以便管理。 ...栈和堆的主要区别有以下几点： (1)管理方式不同。 栈编译器自动管理，无需程序员手工控制;而堆空间的申请释放工作由程序员控制，容易产生内存泄漏。...堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。 (3)是否产生碎片。
CPU 中有一种硬件，内存管理单元 MMU（Memory Management Unit）专门用来将翻译虚拟内存地址。...进程内存管理 它有助于进程进行内存管理，主要体现在： 内存完整性：由于虚拟内存对进程的”欺骗”，每个进程都认为自己获取的内存是一块连续的地址。...此外，Java 读取的文件也会被映射为虚拟内存，在虚拟机默认配置下 Java 每个线程栈会占用 1M 的虚拟内存。具体可以查看 为什么linux下多线程程序如此消耗虚拟内存。...常用管理命令 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...小结 虚拟内存的概念非常容易理解，但是它会衍生出来的一系列非常复杂的知识。
想了解堆栈等虚拟内存相关知识吗？ 想知道下面这张进程地址空间示意图是如何一步一步画出来的吗？ 《虚拟内存探究》系列文章将通过实验的方式带你学习相关知识。 ?
1.1 内存管理的意义 1.2 原始内存管理 1.3 分段内存管理 1.4 分页内存管理 1.5 内存管理的目标 1.6 Linux内存管理体系 2.1 物理内存节点 2.2 物理内存区域 2.3 物理内存页面...1.4 分页内存管理 于是第三代内存管理方式，虚拟内存管理(分页内存管理)诞生了。虚拟内存管理也是需要硬件的支持和软件的配合。...1.6 Linux内存管理体系 Linux内存管理的整体模式是虚拟内存管理(分页内存管理)，并在此基础上建立了一个庞大的内存管理体系。我们先来看一下总体结构图。...(注意，类比是理解工具，不是论证工具)。对应的，物理内存也是采用类似的三级区域划分的方式来管理的，三个层级分别叫做节点(node)、区域(zone)、页面(page)，对应到省、县、乡。...关于中断与异常的基本原理请参看《深入理解Linux中断机制》。
因此，需要深入学习 Linux 的虚拟内存管理方面的内容来解释这个现象。...Linux 的虚拟内存管理有几个关键概念： 每个进程有独立的虚拟地址空间，进程访问的虚拟地址并不是真正的物理地址 虚拟地址可通过每个进程上页表与物理地址进行映射，获得真正物理地址 如果虚拟地址对应物理地址不在物理内存中...基于以上认识，这篇文章通过本人以前对虚拟内存管理的疑惑由浅入深整理了以下十个问题，并通过例子和系统命令尝试进行解答。 Linux 虚拟地址空间如何分布？ 32 位和 64 位有何不同？...内核虚拟空间：用户代码不可见的内存区域，由内核管理。 下图是 32 位系统典型的虚拟地址空间分布（来自《深入理解计算机系统》）。...这也是 Linux 虚拟内存管理的核心概念之一。 四. 如何查看进程虚拟地址空间的使用情况？ 进程地址空间被分为了代码段、数据段、堆、文件映射区域、栈等区域，那怎么查询这些虚拟地址空间的使用情况呢？
接上篇：十问 Linux 虚拟内存管理 ( 一 ) 五. free 的内存真的释放了吗（还给 OS ） ? 前面所有例子都有一个很严重的问题，就是分配的内存都没有释放，即导致内存泄露。...另外，如果使用 mmap 分配小内存，会导致地址空间的分片更多，内核的管理负担更大。...然而，以上主要介绍了 glibc 虚拟内存管理主要内容，事实上，在并发情况下， glibc 的虚存管理会更加复杂，碎片情况也可能更严重，这将在另一篇再做介绍。...参考文章 《深入理解计算机系统》第 10 章 http://www.kernel.org/doc/Documentation/x86/x86_64/mm.txt https://en.wikipedia.org.../wiki/X86-64#Canonical_form_addresses https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-lvm64/ http://www.nosqlnotes.net
所以，Linux 根据功能上的差异，来对虚拟内存空间进行管理。 今天，我们来介绍一下 Linux 对虚拟内存空间管理的细节。...我们先来看看 Linux 进程虚拟内存空间的布局图，如图 1 所示： ? 上图展示了 Linux 进程的虚拟内存空间布局情况，我们只关注 用户空间 的布局。...虚拟内存区 从上面的介绍可知，Linux 按照功能上的差异，把虚拟内存空间划分为多个 段。那么在内核中，是通过什么结构来管理这些段的呢？ 答案就是：vm_area_struct。...，每个进程都有一个类型为 mm_struct 的内存管理对象，用于管理进程的虚拟内存空间和内存映射等。...加载程序镜像 前面我们介绍了 Linux 会把虚拟内存地址划分为多个 段，并且使用 vm_area_struct 结构来管理这些段。那么，这些虚拟内存区是怎么建立起来的呢？
一、linux的文件存储 假如有一个用户在linux系统中编辑了一个文件，编辑完内容后，关闭编辑器时会问用户改如何命名这个文件，设置完名称之后会选择一个目录将该文件保存到指定目录下，在这个例子中包含了linux...三、链接文件介绍 Linux中如果用户想把同一个文件保存在两个地方，或用两个不同的文件名保存，除了复制之外还有另外一种选择，就是链接，在linux系统中链接分为硬链接，软链接，空链接，递归链接等 链接命令...命令查看文件的时候除了创建时间你会发现有三个跟时间戳相关的信息 缩写 命令 目的 Atime 访问时间 文件数据每次被阅读后的更新 Ctime 改变时间 文件的i-节点信息每次被改变后都更新 Mtime 修改时间 文件数据每次被改变后的更新 五、常用目录管理命令总结
前言 经常和Linux打交道的童鞋都知道，load averages是衡量机器负载的关键指标，但是这个指标是怎样定义出来的呢？...Linux不可中断任务 Linux中刚引入load averages时，和其他系统一样将其作为衡量CPU需求的指标，后来将其更改为不仅包含可运行任务，还包含处于不可中断状态的任务（TASKUNINTERRUPTIBLE...为什么Linux中的load averages要加入不可中断状态，而不是像其他系统一样只计算CPU的需求呢？...现代系统的不可中断 但是难道不会出现磁盘I/O不能解释Linux load averages过高的情况吗？...所以也许Linux的load averages已经按我们需要的方式工作了。 理解Linux的load averages 也许真正的问题在于“load averages”这个词和“I/O”一样含糊不清。
虚拟内存的起因及其目标 background: 使用硬盘/磁盘使更多的程序在有限的内存中运行 比如： 游戏的内存大小 让我们必须拥有更大内存的电脑 理想的存储器 : 更大更快更便宜和非易失性的存储区...虚拟内存管理技术 在覆盖和交换技术无法处理的情况下，我们就需要另外使用其他的方法来解决程序在内存中的占比技术 目标： 像覆盖技术那样, 不是把程序的所有内容都放在内存中, 因而能够运行比当前的空闲内存空间还要大的程序...**基本特征： ** 大的用户空间 : （相当于把硬盘当作内存）通过把物理内存和外存相结合, 提供给用户的虚拟内存空间通常大于实际的物理内存, 即实现了这两者的分离....虚拟页式内存管理 大部分虚拟存储系统都采用虚拟页式存储管理技术, 即在页式存储管理的基础上, 增加请求调页和页面置换功能....为了便于理解分页的开销, 使用有效存储器访问时间 effective memory access time (EAT) EAT = 访存时间 * 页表命中几率 + page fault处理时间 * page
3.2.1 虚拟内存的基本概念 1、传统存储管理方式的特征 各种内存管理策略都是为了同时将多个进程保证在内存中以便允许多道程序设计。
学习直通车： Linux内核源码/内存调优/文件系统/进程管理/设备驱动/网络协议栈-学习视频教程 内核资料直通车： Linux内核源码技术学习路线+视频教程代码资料 二，O(n)的始调度算法 2.1...Linux调度器使用了环形队列用于可运行的任务管理, 使用循环调度策略. 此调度器添加和删除进程效率很高（具有保护结构的锁）。简而言之，该调度器并不复杂但是简单快捷....理解了平均睡眠时间，那么bonus的含义也就显而易见了。交互性强的进程会得到调度程序的奖励（bonus为正），而那些一直霸占CPU的进程会得到相应的惩罚（bonus为负）。...前任算法的主要复杂性来自动态优先级的计算，调度器根据平均睡眠时间和一些很难理解的经验公式来修正进程的优先级以及区分交互式进程。这样的代码很难阅读和维护。...红黑树是平衡树，调度器每次总最左边读出一个叶子节点，该读取操作的时间复杂度是O(LogN) O(LogN) 4.3.4 调度器管理器 为了支持实时进程，CFS提供了调度器模块管理器。
作者：allanpan，腾讯 IEG 后台开发工程师 导言 虚拟内存是当今计算机系统中最重要的抽象概念之一，它的提出是为了更加有效地管理内存并且降低内存出错的概率。...虚拟内存影响着计算机的方方面面，包括硬件设计、文件系统、共享对象和进程/线程调度等等，每一个致力于编写高效且出错概率低的程序的程序员都应该深入学习虚拟内存。...本文全面而深入地剖析了虚拟内存的工作原理，帮助读者快速而深刻地理解这个重要的概念。...TLB 可以简单地理解成页表的高速缓存，保存了最高频被访问的页表项 PTE。...参考&延伸阅读 本文的主要参考资料是《现代操作系统》和《深入理解计算机系统》这两本书的英文原版，如果读者还想更加深入地学习虚拟内存，可以深入阅读这两本书并且搜寻其他的论文资料进行学习。 视频号最新视频
为了彻底理解是什么使得Linux能正常运行以及其为何能在各种不同的系统中运行良好，你需要深入研究内核最本质的部分。内核处理CPU与外界间的所有交互，并且决定哪些程序将以什么顺序共享处理器时间。...它如此有效地管理有限的内存，以至成百上千的进程能高效地共享系统。它熟练地统筹数据传输，这样CPU 不用为等待速度相对较慢的硬盘而消耗比正常耗时更长的时间。...《深入理解Linux内核，第三版》指导你对内核中使用的最重要的数据结构、算法和程序设计诀窍进行一次遍历。通过对表面特性的探究，作者给那些想知道自己机器工作原理的人提供了颇有价值的见解。...然而，本书涵盖的不仅仅是代码的功能，它解释了Linux以自己的方式工作的理论基础。 下载地址：深入理解Linux内核.pdf
此时数据还没有真正的保存到文件中去，Linux 仅仅将页缓存中的这一页数据标记为 “脏”，并且被加入到脏页链表中。...块层，管理块设备的 IO 队列，对 IO 请求进行合并、排序（还记得操作系统课程学习过的 IO 调度算法吗？)。 设备层，通过 DMA 与内存直接交互，完成数据和具体设备之间的交互。...结合这个图，想想 Linux 系统编程里用到的 Buffered IO、mmap、Direct IO，这些机制怎么和 Linux I/O 栈联系起来呢？...所以想用好这些高级特性，除了深刻理解其背后的机制之外，也要在系统设计上下一番功夫。...图中描述了 Linux 下文件操作函数的层级关系和内存缓存层的存在位置。中间的黑色实线是用户态和内核态的分界线。
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