Linux内核内存管理数据结构之间的关系

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本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。

linux内存管理是一个相当复杂的机制,这里只是基础的内存管理知识结构,不包括页面换出换入。

思考问题的角度

用户地址空间: 用户内存请求被认为是不紧迫的 用户访问是危险的 权限控制

用户程序典型应用

shell中运行个命令,全新的地址空间 正在运行的程序装入了别一个程序exec,进程标识不变,线性区变了 用户程对文件作内存映射 用户malloc 用户栈增长 IPC共享内存 多线程共享

内存管理数据结构设计原因,其考虑的问题。

UMA 与 NUMA

DMA NORMAL HIGHMEM

可阻塞路径中分配内存 永久内存映射 不可阻塞路径中分配内存 保留页池 try… 临时内核映射

碎片: 内: 外:1 2 4 8 16 …1024

memzone中: 申请内存要考虑NUMA,从本CPU结点到其他CPU结点,从HIGHMEM到NORMAL到DMA的优先级

伙伴系统

内核经常请求和释放单个页框,定义每CPU页框高速缓存。 一个页可能是热的,在CPU缓存中。 从伙系统到每CPU高速缓存 从每CPU高速缓存到伙伴系统 每次申请和释放都是批量的,因此有上限、下限、批量值。

slab分配器

对象构造与析构 对象缓存 内核反复申请一些固定大小对象 对象对齐 不同slab中有相同偏移量的对象可能放在高速缓存到同一行中。通过着色避免。 每CPU本地高速缓存 降低自旋锁的竞争

非连续内存区 vmalloc

对内存请求不是很频繁。 没有外碎片

缺页异常处理程序考虑: 是编程错误导致? 是无效线性地址 进程地址空间,介有待分配 写时复制?

内存页面换入换出。算法。 内存管理知识体系

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linux内存管理数据结构之间的关系

** 内存管理数据结构之间的关系

SLAB经典图

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