Linux的进程与内存管理

Linux的进程与内存管理

 

学习这么linux这么长时间了，感觉还是没有深入进去了，今天重新看了一遍linux内存管理机制，将这些零碎的笔记写下来，以后也方便记忆，感觉现在真的是很喜欢linux，嘿嘿～  www.2cto.com  

 

Linux内存管理的基础知识

 

内存管理程序提供以下一些功能

 

1：大地址空间，用户程序使用的内存数量可以超过物理上实际所有的内存数量

 

2：内存保护，进程的内存是私有的，不能被其他的进程所读取和修改，而且内存管理程序可以防止进程覆盖代码和只读数据

 

3：内存映射，可以把一个文件映射到虚拟内存区域，并把该文件当作内存来访问

 

4；对物理内存的公平访问，内存管理程序确保所有的进程都能公平的访问计算机的内存资源，这样可以确保理想的系统性能

 

5：共享虚拟内存，内存管理程序允许共享他们的一部分

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存储空间：

在32为存储系统中，存储空间的地址范围从0*00000000到0*xFFFFFFFF。共4G存储范围

 

2：内存空间:系统的内存空间特指上面的RAM内存空间

 

3：内存页：Linux是以页为单位来管理物理内存的，一页大小一般等于4096B。也页容量越大，系统中可能存在的内存碎片越多

 

 

进程内存管理

 

对于任何一个普通文件来讲，都会涉及5种不同的数据段，即代码段，数据段，BBS段，堆和栈

 

1：代码段，代码段用来存放可执行文件的操作指令，也就是说它是可执行程序在内存中的映像。代码段需要防止在运行时被非法修改，所以只能运行读取操作，不允许写入操作

 

2：数据段；数据段用来存放可执行文件中已经初始化的全局变量，换句话说就是存放程序的静态分配的变量和全局变量

 

3：BBS段，BBS段包含了程序中未初始化的全局变量，在内存中BBS全部置零

 

4：堆（heap）堆用于存放进程中运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可以扩张或缩减。当进程调用malloc等函数分配内存时，新分配的内存就被动态的添加到堆上，当利用free函数释放内存时，被释放的内存从堆中删除

 

5：栈，栈是用户存放程序临时创建的局部变量。由于栈有先进先出的特点，所以特别方便用来保存/恢复调用现场

 

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进程内存的分配与释放

 

创建进程fork()，程序载入execve（），映射文件mmap(),动态内存分配malloc（）等进程相关操作都需要分配内存给进程。不过这时进程申请和获得的还不是实际的内存，而是虚拟内存。进程所能直接操作的地址读为虚拟地址，当进程没有获得物理内存时，从内核获得的仅仅是虚拟的内存区域，而不是实际的物理地址，进程没有获得物理内存，获得仅仅是对一个新的线性地址的使用权。实际的物理内存只有当进程真的去访问新获取的虚拟地址时，才会由“请求页机制”产生缺页中断，从而进入分配实际页面的例程。

 

 

虚拟空间的管理

 

内核空间和用户空间

 

在linux系统中，内核在最高级执行，也称为“系统态”，在这一级可以执行任何操作。而在应用程序则执行在最低级，即所谓的“用户态”。在这一级处理器禁止对硬件的直接访问和对内存的未授权访问。模块是在所谓的“内核空间”中运行的，而应用程序则是在“用户空间运行的”。他们分别应用不同的内存映射，也就是程序代码使用不同的“地址空间”。

 

模块的作用就是扩展内核的功能，是运行在内核空间的模块化代码。模块的某些函数作为系统调用执行，而某些函数则负责处理中断。各个模块被分别编译并连接成一组目标文件，这些文件能被载入正在运行的内核，或从正在运行的内核中卸载。模块采用的是另一种途径，内核提供一个插槽，它就像一个插件，在需要时，插入内核中使用，不需要从内核中拔出。

 

内核模块与应用程序存在这区别。应用程序从头到尾完成一个任务，而模块则是为以后处理某些请求而注册自己，完成这个任务后，它的主函数就立即中止了。