Linux的内存管理机制

2321e21 · 发表于 2015-7-9 08:26:16

内存管理的一些基本概念：

地址

1）逻辑地址：指由程序产生的与段相关的偏移地址部分。在C语言指针中，读取指针变量本身值(&操作)，实际上这个值就是逻辑地址，它是相对于你当前进程数据段的地址。
2）线性地址：段中的偏移地址（逻辑地址），加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
3）物理地址：放在寻址总线上的地址。
4）虚拟地址：保护模式下段和段内偏移量组成的地址，而逻辑地址就是代码段内偏移量，或称进程的逻辑地址。

内存管理主要解决以下问题：

进程的地址空间隔离；
提高内存的使用效率；
程序运行时重定位问题；

现在的内存管理方法就是在程序和物理内存之间引入了虚拟内存这个概念。虚拟内存位于程序和物理内存之间，程序只能看到虚拟内存，再也不能直接访问物理内存。每个进程都有自己的进程地址空间，这样就做到了进程隔离。

既然有了虚拟内存，解决从虚拟地址映射到物理地址，主要使用分段和分页两种该技术。

分段（逻辑地址转化为线性地址）：将程序所需要的内存地址空间大小的虚拟空间映射到物理地址空间，虚拟空间中的每个字节对应于实际空间中的每个字节。这个映射过程由软件来设置映射的机制，实际转换由硬件来完成。而分段机制解决了上述1和3的问题。
分页（将线性地址转换为物理地址）：分页是把内存地址空间分为若干个很小的固定大小的页，每一页大小由内存决定，一般页大小为4KB。

分段和分页的区别：

页是信息的物理单位，分页是为了实现离散分配方式，以减少内存的外零头，提高内存利用率或者可以说分页仅仅是由系统管理的需要，而不是用户管理的需要。段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了更好地满足用户的需要；
页的大小固定且由系统决定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，由硬件实现。段的长度不固定，且决定于用户所编写的程序，通常由编译系统在对源程序进行编译时根据信息的性质来划分。
页式系统地址空间时一维的，即单一的线性地址空间，程序员只需要利用一个标识符，即可表示一个地址。分段的作业地址空间是二维的，程序员在标示一个地址时，既需给出段名，又需要给出段内地址。

下面是一个进程调用内存的大致过程：