linux内存管理--用户空间和内核空间

关于虚拟内存有三点须要注意：

• 4G的进程地址空间被人为的分为两个部分--用户空间与内核空间。用户空间从0到3G（0xc0000000）,内核空间占据3G到4G。用户进程一般状况下只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间的虚拟地址。例外状况只有用户进程进行系统调用（表明用户进程在内核态执行）等时刻能够访问到内核空间。
• 用户空间对应进程，因此每当进程切换，用户空间就会跟着变化；而内核空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程变化，是固定的。内核空间地址有本身对应的页表，用户进程各自有不一样的页表。
• 每一个进程的用户空间都是彻底独立、互不相干的。
  

1、4G地址空间解析图

    上图展现了整个进程地址空间的分布，其中4G的地址空间分为两部分，在用户空间内，对应了内存分布的五个段：数据段、代码段、BSS段、堆、栈。在上篇文章中有详细的介绍。

2、虚拟地址空间分配及其与物理内存对应图

                                               这个图示内核用户空间的划分，图中最重要的就是高端内存的映射

   其中kmalloc和vmalloc函数申请的空间对应着不一样的区域，同时又不一样的含义。

3、物理内存分配图

    这张图中页解释了三者的不一样关系，和上篇文章中的内容有类似之处。

伙伴算法：

    一种物理内存分配和回收的方法，物理内存全部空闲页都记录在BUDDY链表中。首选，系统创建一个链表，链表中的每一个元素表明一类大小的物理内存，分别为2的0次方、1次方、2次方，个页大小，对应4K、8K、16K的内存，没一类大小的内存又有一个链表，表示目前能够分配的物理内存。例如如今仅存须要分配8K的物理内存，系统首先从8K那个链表中查询有无可分配的内存，如有直接分配；不然查找16K大小的链表，如有，首先将16K一分为二，将其中一个分配给进程，另外一个插入8K的链表中，若无，继续查找32K，如有，首先把32K一分为二，其中一个16K大小的内存插入16K链表中，而后另外一个16K继续一分为二，将其中一个插入8K的链表中，另外一个分配给进程........以此类推。当内存释放时，查看相邻内存有无空闲，若存在两个联系的8K的空闲内存，直接合并成一个16K的内存，插入16K链表中。（伙伴算法用于物理内存分配方案）

SLAB算法：

    是一种对伙伴算的一种补充，对于用户进程的内存分配，伙伴算法已经够好了，但对于内核进程，还须要存在一类很小的数据（字节大小，好比进程描述符、虚拟内存描述符等），若每次给几个字节的数据分配一个4KB的页，实在太浪费，因而就有了SLBA算法，SLAB算法其实就是把一个页用力劈成一小块一小块，而后再分配。