【精品】Linux內(nèi)存管理

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1、Linux內(nèi)存管理（一）2010-10-0410:03轉(zhuǎn)載自nkd2002最終編輯nkd2002木文轉(zhuǎn)貼自:http:〃Hww.kerneltravel,net/jouriial/v/mem.htm摘要：本章首先以應用程序開發(fā)者的角度審視Linux的進程內(nèi)存管理，在此基礎上逐步深入到內(nèi)核中討論系統(tǒng)物理內(nèi)存管理和內(nèi)核內(nèi)存的使用方法。力求從外到內(nèi)、水到渠成地引導網(wǎng)友分析Linux的內(nèi)存管理與使用。在本章最后，我們給出一個內(nèi)存映射的實例，幫助網(wǎng)友們理解內(nèi)核內(nèi)存管理與用戶內(nèi)存管理之間的關系，希望大家最終能駕馭

2、Linux內(nèi)存管理。刖呂內(nèi)存管理一向是所有操作系統(tǒng)書籍不惜筆墨重點討論的內(nèi)容，無論市面上或是網(wǎng)上都充斥著大屋涉及內(nèi)存管理的教材和資料。因此，我們這里所要寫的Linux內(nèi)存管理采収避重就輕的策略，從理論層面就不去班門弄斧，貽笑大方了。我們最想做的和町能做到的是從開發(fā)者的角度談談對內(nèi)存管理的理解，最終目的是把我們在內(nèi)核開發(fā)中使用內(nèi)存的經(jīng)驗利對Linux內(nèi)存管理的認識與大家共享。當然，這其中我們也會涉及到一些諸如段頁等內(nèi)存管理的基本理論，但我們的目的不是為了強調(diào)理論，而是為了指導理解開發(fā)中的實踐，所以僅僅點

3、到為止，不做深究。遵循“理論來源于實踐”的“教條”，我們先不必一下了就鉆入內(nèi)核里去看系統(tǒng)內(nèi)存到底是如何管理，那樣往往會讓你陷入似懂非懂的窘境（我當年就犯了這個錯誤?。?。所以最好的方式是先從外部（用戶編程范疇）來觀察進程如何使用內(nèi)存，等到大家對內(nèi)存的使用有了較直觀的認識后，再深入到內(nèi)核中去學習內(nèi)存如何被管理等理論知識。最后再通過一個實例編程將所講內(nèi)容融會貫通。進程與內(nèi)存進程如何使用內(nèi)存?毫無疑問，所有跡程（執(zhí)行的程序）都必須占用一定數(shù)量的內(nèi)存，它或是用來存放從磁盤載入的程序代碼，或是存放取自川戶輸入的數(shù)

4、據(jù)等等。不過進程對這些內(nèi)存的管理方式因內(nèi)存用途不一而不盡相同，仃些內(nèi)存是事先靜態(tài)分配和統(tǒng)一冋收的，而有些卻是按需要動態(tài)分配和冋收的。對任何?個普通進程來講，它都會涉及到5種不同的數(shù)據(jù)段。稍有編程知識的刖友都能想到這兒個數(shù)據(jù)段中包含有“程序代碼段”、“程序數(shù)據(jù)段”、“程序堆棧段”等。不錯，這幾種數(shù)據(jù)段都在其中，但除了以上幾種數(shù)據(jù)段Z外，進程還另外包含兩種數(shù)據(jù)段。下面我們來簡單歸納一下進程對應的內(nèi)存空間中所包含的5種不同的數(shù)據(jù)區(qū)。代碼段：代碼段是用來存放可執(zhí)行文件的操作指令，也就是說是它是町執(zhí)行程序在內(nèi)存

5、屮的鏡像。代碼段需要防止在運行時被非法修改，所以只準許讀取操作，而不允許寫入（修改）操作——它是不可寫的。數(shù)據(jù)段:數(shù)據(jù)段用來存放可執(zhí)行文件屮已初始化全局變量，換句話說就是存放程序靜態(tài)分配1[1]的變量和全局變量。BSS^2[2]：BSS段包含了程序中未初始化的全局變量，在內(nèi)存屮bss段全部置零。堆（heap）：堆是用于存放進程運行中被動態(tài)分配的內(nèi)存段，它的人小并不固定，可動態(tài)擴張或縮減。當進秤?調(diào)MJmalloc等換數(shù)分配內(nèi)存時，新分配的內(nèi)存就被動態(tài)添加到堆上（堆被擴張）；當利川free等函數(shù)釋放內(nèi)存

6、時，被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除（堆被縮減）棧:棧是用八存放程序臨時創(chuàng)建的局部變量，也就是說我們函數(shù)括弧“{}”中定義的變量（但不包括static聲明的變量,static意味著在數(shù)據(jù)段屮心放變量）。除此以外，在函數(shù)被調(diào)用時，其參數(shù)也會被壓入發(fā)起調(diào)用的進程棧中，并且待到調(diào)用結(jié)束后,函數(shù)的返冋值也會被存放冋棧中。由于棧的先進先出特點，所以棧特別方便用來保存/恢復調(diào)用現(xiàn)場。從這個意義上講，我們可以把堆?？闯梢粋€寄存、交換臨時數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)。進程如何組織這些區(qū)域?上述幾種內(nèi)存區(qū)域中數(shù)據(jù)段、BSS和堆通常是被連續(xù)存儲

7、的——內(nèi)存位置上是連續(xù)的，而代碼段和棧往往會被獨立存放。有趣的是，堆和棧兩個區(qū)域關系很“曖味”，他們一個向下“長”（1386體系結(jié)構(gòu)中棧向下、堆向上），一個向上“長”，相對而生。但你不必擔心他們會碰頭，因為他們Z間間隔很大（到底大到多少，你可以從下面的例子程序計算一下），絕少有機會能碰到一起。（首先町以簡化一個概念，i386=Intel80386。其實i386通常被用來作為對Intel（英特爾）32位微處理器的統(tǒng)稱。WindowsNT類系統(tǒng)的安裝盤上，通常i386是其根上的一個文件夾，里面包含了便件所

8、需的基本安裝信息。Windows2000和WindowsXP的安裝文件夾都是1386,止常情況下在安裝泄盤下町以找到這個文件夾。為了加快安裝速度，在安裝前，安裝程序會將i386拷貝到硬盤上。這個文件夾也町以在將來系統(tǒng)發(fā)牛變化（增減新的硬件）吋安裝驅(qū)動程序，或者增加系統(tǒng)附帯的服務組件、軟件時使用。在其它牽涉到處理器說明的地方，通常也可以使用i386這個稱謂，其實和遊作為PowerPC微處理器的縮寫是類似的。但是，現(xiàn)在很多人都是用的Ghost進行的系統(tǒng)安裝，