《Linux内存管理》PPT课件

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1、Linux内存管理Linux内存管理Linux内核的设计并没有全部采用Intel所提供的段机制，仅仅是有限度地使用了分段机制。这不仅简化了Linux内核的设计，而且为把Linux移植到其他平台创造了条件，因为很多RISC处理器并不支持段机制。Linux内存管理所有段的基地址均为0由此可以得出，每个段的逻辑地址空间范围为0-4GB。因为每个段的基地址为0，因此，逻辑地址到线性地址映射保持不变，在Linux中所提到的逻辑地址和线性地址（或虚拟地址）指的也就是同一地址。看来，Linux巧妙地把段机制给绕过去了，而完全利用了分页机制。Linux页式管理前面介绍了i3

2、86的二级页管理架构，不过有些CPU(Alpha64位)使用三级，甚至四级架构，Linux2.6.29内核为每种CPU提供统一的界面，采用了四级页管理架构，来兼容二级、三级、四级管理架构的CPU。Linux页式管理Linux页式管理这四级分别为：1.页全局目录(PageGlobalDirectory)：即pgd，是多级页表的抽象最高层。2.页上级目录(PageUpperDirectory):即pud。3.页中间目录(PageMiddleDirectory)：即pmd，是页表的中间层。4.页表(PageTableEntry)：即pte。虚拟内存Linux操作系

3、统采用虚拟内存管理技术，使得每个进程都有独立的进程地址空间，该空间是大小为3G，用户看到和接触的都是虚拟地址，无法看到实际的物理地址。利用这种虚拟地址不但能起到保护操作系统的作用，而且更重要的是用户程序可使用比实际物理内存更大的地址空间。虚拟内存Linux将4G的虚拟地址空间划分为两个部分——用户空间与内核空间。用户空间从0到0xbfffffff，内核空间从3G到4G。用户进程通常情况下只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间。例外情况是用户进程通过系统调用访问内核空间。用户进程地址空间(3G)[root@localhostroot]#sizehello

4、//显示文件结构可执行程序存储结构（1）.text存放CPU执行的机器指令,代码区通常是只读的，防止程序意外地修改了它的指令。（2）.data该区包含被初始化的全局变量、静态变量.它们是在编译阶段被编译器存放在可执行目标文件的.data段中的.（3）.BSS未被初始化的全局变量和静态局部变量，编译的时候并未被分配空间，仅仅在.bss段中标记它们，当程序运行的时候才为它们在内存中分配空间，并把它们初始化为零或空指针（NULL）。（4）.rodata该区包含常量数据（如字符串常量）在编译阶段被编译器存放在可执行目标文件的.rodata段中的。编译后可执行代码例:

5、查看编译后可执行代码中几个基本段#gcc-cneicunguanli.c-oneicunguanli#objdump–hneicunguanli程序运行时内存结构（1）代码区(text)代码区指令根据程序设计流程依次执行，对于顺序指令，则只会执行一次（每个进程），如果反复，则需要使用跳转指令，如果进行递归，则需要借助栈来实现。（2）全局初始化数据区/静态数据区(data):只初始化一次（3）未初始化数据区（BSS）:在运行时改变其值。（4）栈区（stack）:由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。（5）堆区（heap）:用于动态内存分配。一

6、般由程序员分配和释放，若程序员不释放，程序结束时有可能由OS回收。程序执行时的内存分配情况inta=0;//a在全局已初始化数据区char*p1;//p1在BSS区（未初始化全局变量）main(){intb;//b在栈区chars[]="abc";//s为数组变量，存储在栈区，//“abc”为字符串常量，存储在已初始化数据区char*p1，p2;//p1、p2在栈区char*p3="123456";//123456data数据区，p3在栈区.staticintc=0；//c为局部静态数据，data数据区p1=(char*)malloc(10);//分配得

7、来的10个字节的区域在堆区p2=(char*)malloc(20);//分配得来的20个字节的区域在堆区free(p1);free(p2);}栈和堆的区别（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。（2）空间大小不同。栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存区域。因此，用户从栈获得的空间较小。堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。堆获得的空间较灵活，也较大。内存分配方式(1)静态分配：编译器在处理程序源代码时分配，静态对象是有名字的变量，可以直接对其进行操作，静态对象的分配与释放

8、由编译器自动处理。(2)动态分配：程序在执行时调用m