关于 Linux 内存管理的学习方法

发布时间：2012-07-10 22:34:53作者：知识屋

学习 Linux 内核，应该是首先建立清晰的概念，把握整体，然后才是深入细节。
内存管理看上去比较复杂，但我认为，掌握以下几个基本概念，在学习时，就能做到成竹在胸
欢迎补充、讨论！

1、内存管理的首要任务
   很简单，就是把可用的物理内存管理好。
   怎么管理？提供一套统一的接口，用于分配内存和释放内存。
   这套接口就是最基本的物理内存分配方式，采用的分配方法是伙伴策略。

   更高一级的内存分配策略
   基本的内存分配策略，可以避免外部因素导致的分片（外分片？）
   为了避免因为小于 1 page 的请求导致的分片（内分片），又在基本分配基础之上，采用了 SLAB 分配策略。当然，也可以采用其它的分配策略。

   记住，无论是内核代码，还是用户空间代码，都必须首先申请内存，然后才能使用。
   而无论什么分配方式，最终都是由基本的内存分配器负责分配分配内存。

2、理解 x86 的映射机制
   我们想直接访问一个物理内存的地址，如果那样，没有逻辑地址、虚拟地址、物理地址、段、页。。。的概念，世界多美好，
   但是，现实是残酷的。 X86 ，或者说现代的处理器，不允许你直接访问物理内存。（所有讲 Linux 操作系统的书都解释了原因）。
   我们必须使用逻辑地址，通过段映射，页映射，才能访问到物理内存。

   如何理解段映射和页映射？？？？
   段映射和页映射，是 CPU 干的事情。内核所能做的事情，就是根据可用的物理内存，配置好页目录表、页表，然后告诉 CPU。
   对于同样一块物理内存，内核有内核的映射方式，每个进程有自己的映射方式。（正因为如此，才能在进程之间共享内存；也才能使得内核能访问进程的内存）
   内核对所有的物理内存（896M 以内）都进行了映射；但是映射并不表示分配！！！内核需要内存的时候，也得先申请，后使用。
   进程则只对必须使用的内存进行映射，并在需要的时候动态建立新的映射关系。

3、从用户空间进入内核空间，以及从内核空间返回用户空间时，页目录表、页表是如何发生切换的

在这三个概念基础之上，我们进一步可以理解：

4、进程空间如何管理内存
  进程虽然理论上拥有 3G 空间，但实际只使用很少的内存，因此进程是动态的建立映射关系的。
  此外，进程采用“内存区间”来管理属于自己的内存。
  当需要内存的时候，
  首先建立一个“内存区间”（线性地址）
  然后通过内存分配器，申请一块物理内存。
  最后，在“内存区间”与物理内存之间建立映射关系

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