在紧接着相当长的篇幅中,都是围绕着Linux如何管理内存进行阐述,在内核中分配内存并不是一件非常容易的事情,因为在此过程中必须遵从内核特定的状态约束。linux内存管理建立在基本的分页机制基础上,在linux内核中RAM的某些部分将会永久的分配给内核,并用来存放内核代码以及静态内核数据结构。RAM的其余部分称为动态内存,这不仅是进程所需的宝贵资源,也是内核本身所需的宝贵资源。实际上,整个系统的性能取决于如何有效地管理动态内存。因此,现在所有多任务操作系统都在经历优化对动态内存的使用,也就是说,尽可能做到当要时分配,不需要时释放。在这个过程中涉及到的术语较多,如页框、内核映射、伙伴系统、Slab高速缓存和内存池等。
同时,内存管理是os中最复杂的管理机制之一,同时也是内核最重要的一部分。linux中采用了很多有效的管理方法,包括页表管理、高端内存(临时映射区、固定映射区、永久映射区、非连续内存区)管理、为减小外部碎片的伙伴系统、为减小内部碎片的slab机制、伙伴系统未建立之前的页面分配制度以及紧急内存管理等等。这些在后面的具体章节会详细进行分析阐述。一般情况下,Linux系统中,进程的4GB内存空间被划分成为两个部分------用户空间和内核空间,大小分别为0~3G,3~4G。用户进程通常情况下,只能访问用户空间的虚拟地址,不能访问到内核空间。每个进程的用户空间都是完全独立、互不相干的,用户进程各自有不同的页表。而内核空间是由内核负责映射,它并不会跟着进程改变,是固定的。内核空间地址有自己对应的页表,内核的虚拟空间独立于其他程序。下图为Linux内存管理架构图,图来自http://bbs.chinaunix.net/thread-2018659-2-1.html,基本上说明了内存管理概况,详尽阐述见以后章节。
参考文献:1、《深入Linux内核架构》;2、《深入理解Linux内核》;3、《Linux内核设计与实现》;4、《Linux内核设计的艺术》;