Linux記憶體管理 邏輯層面分析

2021-07-03 13:23:13 字數 1089 閱讀 8458

記憶體管理,是指軟體執行時對計算機記憶體資源的分配和使用的技術。其最主要的目的是如何高效,快速的分配,並且在適當的時候釋放和**記憶體資源。

說到linux記憶體管理,就不得不借用乙個程序記憶體分布圖來進行說明。

上圖是程序的使用者空間記憶體分布說明。關於這個圖,我們重點注意兩點。第一,虛擬位址;第二,堆的brk位置和start_brk位置。

32位的機器為例,虛位址空間最大4gb,3gb為使用者空間,1gb為核心空間。

虛擬位址和實體地址的對映需要硬體mmu支援。虛擬位址的引入可以使得使用者程序安全的操作記憶體,不會導致核心崩潰。

缺頁中斷發生時,會對映虛擬位址到實體地址上。

malloc 時,有幾種場景。

第一,已無空間。修改brk的位置,往後移,返回虛擬位址vp1。使用vp1時,發生缺頁中斷,對映虛擬位址與實體地址。

第二,有之前釋放過的空間。找出乙個best fit,返回虛擬位址vp2。

free 時,記錄釋放的虛擬位址及塊大小,並不返還作業系統,留給上面第二步使用。

關於第一步,缺頁中斷時,會向核心申請n pages的記憶體,這是核心會使用buddy(夥伴)演算法來進行分配。

另外,核心使用slab等分配器來分配較小的記憶體塊。

在已分配的虛擬位址空間中查詢合適大小的記憶體塊(malloc 緩衝,glibc 管理)

修改brk,返回虛擬位址。待後續缺頁中斷發生時,再進行對映。

核心缺頁發生時,對映虛擬位址vp1到實體地址pp1上。vp1後面釋放後,會加入malloc 緩衝當中,有glibc管理。

這個過程中有幾個值得關注的點,malloc 記憶體管理,linux 核心夥伴演算法, linux 核心slab 分配器。

內部碎片,slab。malloc 或 核心均會涉及。

外部碎片,特指核心多頁相關,僅核心涉及,比較著名的是夥伴buddy演算法。

void test2()

sleep(10);

}

測試程式不關心記憶體洩漏,只為說明edata的增長速度,每次132pages,即4k*132。

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