[精品]内存管理1.doc

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1、内存管理第一部分：地址划分cpu地址：按cup地址总线的寻址范围:4g,这个地址是虚拟的。0到3g用户虚拟地址,3g到4g内核虚拟地址物理地址：物理内存地址，物理内存用于存放用户进稈空间可执行代码或者内核关键数据结构，这些代码由cpu通过MMU寻址或考cache命屮。Linux2.6支持非一致内存访问NUMA原理：物理内存被划分为多个节点，每个节点被划分为三个管理区：ZONE.DMAZONE_NORMALZONE_HIGHMEM.在一个单独节点内，同一个cpu的访问时问是相同的。（这个的作用不明白）onelistCPU0CPU1CPU2Zone_normal,和zone_dma包含常规页框。

2、线性地映射到地址空间的第四个Gb,内核就可以直接访问。Zonejiigh不能由内核肓接访问。虚拟地址：4G,前面的3gb虚拟内存为用户地址空间：包括，数据段，代码段，BSS,堆,共享内存区域，栈等。现在讲后一血最后1Gb与物理地址的映射关系。也就是内核空间与物理内存的映射。1G物理空间肓接映射部分地址就是我们说的逻辑地址,该部分地址由虚拟地址减去一个偏移就活得物理地址。它占896MB.这部分也就是前面说的内核可以直接访问的那两个区域，内核可以在这部分内存屮给用户分配内存等操作。后面128为高端内存，高端内存的使用后面再讲。虚拟地址空间划分：Oxbfffffff>stack栈进程2mmstru

3、ct*vmmmap区mmapcode段进程1mmstruct'stack栈gapvmareastructvmareagapvmareavmarea0x0/mmap区*mmap这表示由两个进程的虚拟地址空间。由虚拟地址到物理地址的转换是难点。主要是通过贞表关于地址部分基木已经清楚。第二部分：内存请求两种需求：一是用户空问发出内存请求(malloc),而是由内核需要(比如需要特定数据结构，如进程描述符，文件描述符等等)这些内存需求都是需要内核去做内存分配的操作。这种请求可能会因为没有连续内存等原因会阻塞，但有些请求是不允许阻塞的，如执行在屮断处理程序屮，或者临界区代码时，需要使用GFP.ATOM

4、IC标志。为了保证尽量不失败：做一个保留内存池：这是在前两个管理区(dma,non™l)屮将一定数量的页框保留给内存。两种请求返冋内存单位：一种是以页框为单位返回，一种是小于页的地址。第一•种主要是争对连续页框组的分配请求。适合于大块内存分配，这会引起外碎片。lloc_pages(gfp_mask,order),alloc_page(gfp_mask).free_pages,free_page.常用的标志是GFP_ATOMIC,GFP_DMA,GFP_KERNEL,GFP_USER.....第二种主要是争对小块内存分配，在一个页内分配一定空间会引起内碎片。3种减少碎片的方案：对于外碎片使川的

5、是伙伴算法，管理区分配器会接受动态内存的请求和释放，请求时会请求一组连续页框的管理区(dnu,normal,high),在这管理区屮分配页框会用到伙伴算法。外碎片导致的原因：频繁请求帑放不同大小的一组连续页框，这会导致在管理区屮剩下一些小块的空闲页框。伙伴算法思想：把空闲页框分组成11个块链表。分别以节点大小1,2,4,8....1024.当请求一个128M的块就向128链表去取如果为空就到256中取，剩下的128插入128链表屮去。对于内碎片使用的是slab分配器。内碎片导致的原因，主要是页内获取小块内存导致页内碎片，如频繁申请释放一些内核数据结构，进程描述符等，导致内碎片。Slab分配器

6、的思想：把屮请的内存当作对象：这种对象主要有进程描述符，打开的文件。比如进程的创建和撤销，文件的打开关闭会很频繁。频繁屮请内存会导致很多碎片。主要思想是“存储池”的引用。申请的对象使用完并不释放，而是再次放入存储池，下次需要用的时候直接从存储池取。它除了申请对彖外。还可以用于小块内存的申请，为Kmalloc准备的，Kmalloc就是使用的slab分配器提供的接口，它是Get_free_pages的补充。分配粒度更灵活。Slab分配器还有一个优点：里面的对彖是已经初始化后的，当内核需要一个对象时，K接拿来用，减少初始化，提高了效率。内核非连续内存的分配:伙伴算法只是减少了外碎片但是没有消除外碎

7、片。当申请一块连续虚拟地址空间，但是在物理内存没法满足这么大的地址空间的时候，通过把多块不连续的物理内存与虚拟地址空间映射，(这些小块不连续的内存相当于外碎片)这样就可以消除了外碎片。内核采用vmalloc分配连续虚拟内存。Vmlloc比kmalloc分配大得多的空间，它还需要重新映射页表，因此分配效率较低。对于大块内存分配会用到vmalloc.用户空间——APPmalloc%forksexcute>mmap