Linux 基础之内存管理

早期

早期系统：多个进程全部载入内存
问题：

• 内存撑爆（内存不够用）
• 互相打扰

由此诞生了现在的内存管理系统：虚拟地址，分页装入，软硬件结合寻址。

内存管理

• 内存撑满 的问题，用 交换分区 可以解决
• 互相打扰 的问题，用 虚拟内存 可以解决

交换分区

先要知道 页 的概念，将数据分页，在内存中有页框。

页框（page frame），用到哪一块页，这个框里装哪一页。

将程序分块，将内存分块，对应起来（最基本的分页是 4k）。

内存撑满时，将最不常用的部分放入 交换分区（swap）。

这就是著名的 LRU 算法。LRU，Least Recently Used。是指找到最不常用的一块（然后就它替换掉）。（用哈希表+双向链表）（leetCode 146 题）

虚拟内存

为了保证互不影响，让进程工作在虚拟空间。在进程中用的地址，都是虚拟地址，而不是物理地址。所以进程大家，都在用虚拟地址，就不会相互干扰了。

在虚拟空间的角度，每个进程独享自己的空间（爽）。

虚拟空间，如果是 64 位，虚拟空间就可以是 2^64 bit，因为 64 位可以寻址这么多。

内存映射

在虚拟的空间，内部格式也是固定的，如下图的格式。

在进程的角度，它占有独一无二的内存空间，这就是它的虚拟内存。
进程内部分了很多段，而段内分了许多页。比如某页放在 “只读的代码和数据”中。
当需要执行时，将页加载到真正的 物理内存。

那如何做到从 虚拟地址到物理地址 的映射，这就是 内存映射。

虚拟地址.png

逻辑地址和线性地址

• 逻辑地址，就是物理磁盘上地址的一个偏移量。
• 线性地址，就是地址在自己内存空间的一个地址。

它们两个加一下，就是找到了此页的地址。此地址再与内存的物理地址映射。

MMU 就来做这件事。

内存映射.png