前言： 书接上回《内存映射技术分析》，继续来分析一下linux的物理内存管理。 分析： 1，物理内存 PC上的内存条，或者手机上的内存芯片，物理上实实在在的内存，就是物理内存。大小是硬件决定的，一般就是一个起始地址，加上大小。地址如何分配呢？PC上作者也不太懂，听闻BIOS可以配置。在ARM上，作者曾经看过一份电路图，当时的图上，使用32bit的高2bit作为chip select，后面的30bit作为地址总线，看过chip select信号之后，作者才明白为什么在代码上要配置起始的地址不是0，因为硬件
当我们要学习一个新知识点时，比较好的过程是先理解出现这个技术点的 背景原因，同期其他解决方案，新技术点解决了什么问题以及它存在哪些不足和改进之处，这样整个学习过程是 闭环 的，个人觉得这是个很好的学习思路。
到目前为止，内存管理是unix内核中最复杂的活动。我们简单介绍一下内存管理，并通过实例说明如何在内核态获得内存。
80年代640K内存对哪个人都够用了。那时微软开发的还是DOS os，程序员们还在想如何压榨完有限的640K内存。 而现在，随便一个笔记本都16G内存了，比那时多了一万倍。那当时这种言论是无稽之谈吗？为何觉得这么小内存就够了呢？
① 平坦内存 : Flat Memory , 物理地址空间 是 连续的 , 没有 " 内存空洞 " ;
比尔·盖茨在上世纪80年代说的“640K ought to be enough for anyone”
linux内存管理卷帙浩繁，本文只能层层递进地带你领略冰山轮廓，通过本文你将了解到以下内容：
之前写了两篇详细分析 Linux 内存管理的文章，读者好评如潮。但由于是分开两篇来写，而这两篇内容其实是有很强关联的，有读者反馈没有看到另一篇读起来不够不连贯，为方便阅读这次特意把两篇整合在一起，看这一篇就够了！
终于开始介绍分页机制了，作为一名 Linuxer，大名鼎鼎的分页机制必须要彻底搞懂！
在上篇文章 《深入理解 Linux 虚拟内存管理》 中，笔者分别从进程用户态和内核态的角度详细深入地为大家介绍了 Linux 内核如何对进程虚拟内存空间进行布局以及管理的相关实现。在我们深入理解了虚拟内存之后，那么何不顺带着也探秘一下物理内存的管理呢？
在linux内核中支持3中内存模型，分别是flat memory model，Discontiguous memory model和sparse memory model。所谓memory model，其实就是从cpu的角度看，其物理内存的分布情况，在linux kernel中，使用什么的方式来管理这些物理内存。另外，需要说明的是：本文主要focus在share memory的系统，也就是说所有的CPUs共享一片物理地址空间的。
指分配给用户的内存空间中未被使用的部分。例如进程需要使用3K bytes物理内存，于是向系统申请了大小等于3Kbytes的内存，但是由于Linux内核伙伴系统算法最小颗粒是4K bytes，所以分配的是4Kbytes内存，那么其中1K bytes未被使用的内存就是内存内碎片。
一、分布位置上的区别： kmalloc()和__get_free_pages()函数申请的内存位于物理内存的映射区域，而且在物理上也是连续的，它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移，因此存在简单的线性关系；（3G+896M）（低端内存）； vmalloc函数申请的虚拟内存与物理内存之间也没有简单的换算关系；（高端内存）（3G+896M以上的内存）； 二、特性上的区别： 1、kmalloc() void *kmalloc(size_
操作系统确实是比较难啃的一门课，至少我认为比计算机网络难太多了，但它的重要性就不用我多说了。
（外部）内存碎片是一个历史悠久的 Linux 内核编程问题，随着系统的运行，页面被分配给各种任务，随着时间的推移内存会逐步碎片化，最终正常运行时间较长的繁忙系统可能只有很少的物理页面是连续的。由于 Linux 内核支持虚拟内存管理，物理内存碎片通常不是问题，因为在页表的帮助下，物理上分散的内存在虚拟地址空间仍然是连续的 （除非使用大页），但对于需要从内核线性映射区分配连续物理内存的需求来说就会变的非常困难，比如通过块分配器分配结构体对象 （在内核态很常见且频繁的操作），或对不支持 scatter/gather 模式的 DMA 缓冲器的操作等，会引起频繁的直接内存回收/规整，导致系统性能出现较大的波动，或分配失败 （在慢速内存分配路径会根据页面分配标志位执行不同的操作）。
内存是计算机的主存储器。内存为进程开辟出进程空间，让进程在其中保存数据。我将从内存的物理特性出发，深入到内存管理的细节，特别是了解虚拟内存和内存分页的概念。
一、内存管理架构 二、虚拟地址空间布局架构 三、物理内存体系架构 四、内存结构 五、内存模型 六、虚拟地址和物理地址的转换 七、内存映射原理分析 一、内存管理架构 内存管理子系统架构可以分为：用户空间、内核空间及硬件部分3个层面，具体结构如下所示：1、用户空间：应用程序使用malloc()申请内存资源/free()释放内存资源。2、内核空间：内核总是驻留在内存中，是操作系统的一部分。内核空间为内核保留，不允许应用程序读写该区域的内容或直接调用内核代码定义的函数。3、硬件：处理器包含一个内存管理单元（Memo
程序到运行主要经过程序（外存）编译，链接，装入(内存)。《程序如何运行：编译、链接、装》:
本文为IBM RedBook的Linux Performanceand Tuning Guidelines的1.2节的翻译 原文地址：http://www.redbooks.ibm.com/redpapers/pdfs/redp4285.pdf 原文作者：Eduardo Ciliendo, Takechika Kunimasa, Byron Braswell 1.2 Linux内存架构 为了执行一个进程，Linux内核为请求的进程分配一部分内存区域。该进程使用该内存区域作为其工作区并执行请求的工作。它与你的
作者：Vamei 出处：http://www.cnblogs.com/vamei 严禁转载
过去，CPU的地址总线只有32位， 32的地址总线无论是从逻辑上还是从物理上都只能描述4G的地址空间（232=4Gbit），在物理上理论上最多拥有4G内存（除了IO地址空间，实际内存容量小于4G），逻辑空间也只能描述4G的线性地址空间。
上一节内容的学习我们知道了CPU是如何访问内存的，CPU拿到内存后就可以向其它人（kernel的其它模块、内核线程、用户空间进程、等等）提供服务，主要包括： 以虚拟地址（VA）的形式，为应用程序提供远大于物理内存的虚拟地址空间（Virtual Address Space） 每个进程都有独立的虚拟地址空间，不会相互影响，进而可提供非常好的内存保护（memory protection） 提供内存映射（Memory Mapping）机制，以便把物理内存、I/O空间、Kernel Image、文件等对象映射到相应进
上一节内容的学习我们知道了CPU是如何访问内存的，CPU拿到内存后就可以向其它人（kernel的其它模块、内核线程、用户空间进程、等等）提供服务，主要包括：
对于精通 CURD 的业务同学，内存管理好像离我们很远，但这个知识点虽然冷门（估计很多人学完根本就没机会用上）但绝对是基础中的基础。
昨天下午，旁边的同事在学习Linux系统中的虚拟地址映射(经典书籍《程序员的自我修养-链接、装载与库》)，在看到6.4章节的时候，对于一个可执行的ELF文件中，虚拟地址的值百思不得其解！
在上篇文章 《深入理解 Linux 物理内存分配全链路实现》 中，笔者为大家详细介绍了 Linux 内存分配在内核中的整个链路实现：
传统的多核运算是使用SMP(Symmetric Multi-Processor )模式：将多个处理器与一个集中的存储器和I/O总线相连。所有处理器只能访问同一个物理存储器，因此SMP系统有时也被称为一致存储器访问（UMA）结构体系，一致性意指无论在什么时候，处理器只能为内存的每个数据保持或共享唯一一个数值。
为了防止不同进程同一时刻在物理内存中运行而对物理内存的争夺和践踏，采用了虚拟内存。
虚拟内存可以用来管理物理内存，进程直接和虚拟内存进行打交道而不是物理内存，为什么这样设计？
谈到malloc函数相信学过c语言的人都很熟悉，但是malloc底层到底做了什么又有多少人知道。 1、关于malloc相关的几个函数 关于malloc我们进入Linux man一下就会得到如下结果：
虚拟内存就是在你电脑的物理内存不够用时把一部分硬盘空间作为内存来使用，这部分硬盘空间就叫作虚拟内存。
根据上文的讲述, 我们知道物理上连续的映射对内核是最好的, 但并不总能成功地使用. 在分配一大块内存时, 可能竭尽全力也无法找到连续的内存块.
上一篇文章大概介绍了I/O的一些基本原理和技术，这篇我们主要介绍基于Linux系统的I/O的一些运行原理、监控方式。
内存管理是Linux系统重要的组成部分。为了解决内存紧缺的问题，Linux引入了虚拟内存的概念。为了解决快速存取，引入了缓存机制、交换机制等。
用户空间(User Space) ：用户空间又包括用户的应用程序(User Applications)、C 库(C Library) 。
作者简介： 程磊，一线码农，在某手机公司担任系统开发工程师，日常喜欢研究内核基本原理。 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 2.4 物理内存模型 2.5 三级区划关系 3.1 Buddy System 3.1.1 伙伴系统的内存来源 3.1.2 伙伴系统的管理数据结构 3.1.3 伙伴系统的算法逻辑 3.1.4 伙伴系统的接口 3.1
对于此现象，我们在前文也知道了，这是由于进程的独立性，子进程在对数据进行修改时，会触发写时拷贝所造成的。但是，假如这里的地址是物理地址的话，同一块地址处却有不同的值，这肯定是不现实的。★因此，我们可以得出这样的结论：
当我们物理内存小的时候，会出现OOM，然后服务自动死掉的情况。因为物理内存大小是固定的，有没有其他好的办法来解决呢？这里我们可以适当调整Linux的虚拟内存来协作。
传统的计算机结构中，整个物理内存都是一条线上的，CPU访问整个内存空间所需要的时间都是相同的。这种内存结构被称之为UMA（Uniform Memory Architecture，一致存储结构）。但是随着计算机的发展，一些新型的服务器结构中，尤其是多CPU的情况下，物理内存空间的访问就难以控制所需的时间相同了。在多CPU的环境下，系统只有一条总线，有多个CPU都链接到上面，而且每个CPU都有自己本地的物理内存空间，但是也可以通过总线去访问别的CPU物理内存空间，同时也存在着一些多CPU都可以共同访问的公共物理内存空间。于是乎这就出现了一个新的情况，由于各种物理内存空间所处的位置不同，于是访问它们的时间长短也就各异，没法保证一致。对于这种情况的内存结构，被称之为NUMA（Non-Uniform Memory Architecture，非一致存储结构）。事实上也没有完全的UMA，比如常见的单CPU电脑，RAM、ROM等物理存储空间的访问时间并非一致的，只是纯粹对RAM而言，是UMA的。此外还有一种称之为MPP的结构（Massive Parallel Processing，大规模并行处理系统），是由多个SMP服务器通过一定的节点互联网络进行连接，协同工作，完成相同的任务。从外界使用者看来，它是一个服务器系统。
毋庸置疑，虚拟内存是操作系统中最重要的概念之一。我想主要是由于内存的重要”战略地位”。CPU太快，但容量小且功能单一，其他 I/O 硬件支持各种花式功能，可是相对于 CPU，它们又太慢。于是它们之间就需要一种润滑剂来作为缓冲，这就是内存大显身手的地方。
在上篇文章 《深入理解 Linux 物理内存管理》中，笔者详细的为大家介绍了 Linux 内核如何对物理内存进行管理以及相关的一些内核数据结构。
毋庸置疑，虚拟内存绝对是操作系统中最重要的概念之一。我想主要是由于内存的重要”战略地位”。CPU太快，但容量小且功能单一，其他 I/O 硬件支持各种花式功能，可是相对于 CPU，它们又太慢。于是它们之间就需要一种润滑剂来作为缓冲，这就是内存大显身手的地方。
作者简介：许庆伟，Linux Kernel Security Researcher & Performance Developer 众所周知，Linux内核和CPU处理器负责将虚拟内存映射到物理内存。为了提高效率，在一个称为页的内存组中创建一个内存映射，其中每个页的大小根据处理器的实际情况而来。尽管大多数处理器也支持更大的页，但默认通常是4 KB,。内核可以从页空闲列表中为物理内存页的申请提供分配，并且为了提高效率，为每个DRAM组和CPU均设计了维护这些请求的方案。内核程序可以通过分配器(比如slab分配
页是信息的物理单位, 分页是为了实现非连续分配, 以便解决内存碎片问题, 或者说分页是由于系统管理的需要. 段是信息的逻辑单位,它含有一组意义相对完整的信息, 分段的目的是为了更好地实现共享, 满足用户的需要.
Linux的内存管理可谓是学好Linux的必经之路，也是Linux的关键知识点，有人说打通了内存管理的知识，也就打通了Linux的任督二脉，这一点不夸张。有人问网上有很多Linux内存管理的内容，为什么还要看你这一篇，这正是我写此文的原因，网上碎片化的相关知识点大都是东拼西凑，先不说正确性与否，就连基本的逻辑都没有搞清楚，我可以负责任的说Linux内存管理只需要看此文一篇就可以让你入Linux内核的大门，省去你东找西找的时间，让你形成内存管理知识的闭环。
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