Linux的内存管理机制

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，读取指针变量自己值(&操做)，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。

内存管理主要解决如下问题：

1. 进程的地址空间隔离；

2. 提升内存的使用效率；

3. 程序运行时重定位问题；

如今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，不再能直接访问物理内存。每一个进程都有本身的进程地址空间，这样就作到了进程隔离。

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。

1. 分段（逻辑地址转化为线性地址）：将程序所须要的内存地址空间大小的虚拟空间映射到物理地址空间，虚拟空间中的每一个字节对应于实际空间中的每一个字节。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。

2. 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，通常页大小为4KB。

   
   

分段和分页的区别：

1. 页是信息的物理单位，分页是为了实现离散分配方式，以减小内存的外零头，提升内存利用率或者能够说分页仅仅是由系统管理的须要，而不是用户管理的须要。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知足用户的须要；

2. 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，一般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。

3. 页式系统地址空间时一维的，即单一的线性地址空间，程序员只须要利用一个标识符，便可表示一个地址。分段的做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，又须要给出段内地址。

下面是一个进程调用内存的大体过程：

1. 首先APP1经过fork，execute，nmap等函数建立进程；

2. malloc或brk等函数在虚拟内存上动态分配一段空间为APP1使用；

3. 划分虚拟内存以后，此时并无分配实际的物理内存。（延迟分配）

4. 当程序真正使用这块内存，才会产生请页机制发生请页请求；

5. 物理内存会创建对应的页表；
   

参考资料：

Linux内存管理基本概念：

http://dongxicheng.org/os/linux-memory-management-basic/ 

linux内存管理：

http://www.cnblogs.com/autum/archive/2012/10/12/linuxmalloc.html

Linux中的内存管理：

http://blog.chinaunix.net/uid-26611383-id-3761754.html