Linux系統記憶體管理簡介

linux記憶體管理之物理空間

linux核心中有個全域性變數mem_map，指向乙個page資料結構的陣列，每個page資料結構代表著乙個物理頁面，整個資料就代表著系統中的全部物理頁面。頁表項的高20位對於軟體和mmu硬體有著不同的意義。對於軟體，這是乙個物理頁面的序號，將這個序號用作下標就可以從mem_map找到這個物理頁面的page資料結構。對於硬體，在低位補上12個0後就是物理頁面的起始位址。

在記憶體對映的過程中，mmu首先檢查的是p標誌位，它指示所對映的頁面是否在記憶體中。只有在p標誌位為1的時候mmu才會完成對映的全過程；否則就會因為不能完成對映而產生一次缺頁異常。

除了mmu硬體根據頁面表項的內容進行頁面對映外，軟體也可以設定或檢測頁表的內容。對軟體來說，頁表項為0表示尚未為這個表項建立對映，如果表項不為0，但p標誌位為0，則表示對映已經建立，但是所對映的物理頁面不在記憶體中。

系統中的每乙個物理頁面都有乙個page結構，系統在初始化時根據物理記憶體的大小建立起乙個page結構陣列mem_map，作為物理頁面的倉庫，裡面的每個page資料結構都代表著系統中的乙個物理頁面。

page結構

typedef
struct pagemem_map_t;

在page資料結構裡面有乙個zone_struct結構，該結構中有一組空閒區間佇列（free_area_t）。為什麼是「一組」佇列，而不是「乙個」佇列呢？這是因為常常需要成」塊「地分配在物理空間中連續的多個頁面，所以要按塊的大小分別加以管理。因此，在管理區資料結構中既要有乙個佇列來保持一些長度為1的物理頁面，也要有乙個佇列來保持連續長度為2的頁面塊以及連續長度為4、8、16、…、直至1024。也就是說最大的連續頁面塊可達1024個頁面，即4mb。

zone_sturct結構

#define max_order 10
typedef
struct free_area_structfree_area_t;
typedef
struct zone_structzone_t;

linux記憶體管理之虛擬空間

在linux系統中，每乙個程序都有各自的虛存空間，也就是我們常說的使用者空間。在程序中的task_struct結構中有乙個mm_struct資料結構，該結構是程序整個使用者空間的抽象。需要指出的是cpu實際進行的記憶體對映並不涉及mm_struct結構，而是通過頁目錄和頁表進行的，但mm_struct描述了這種對映。

linux虛存管理資料結構圖：

mm_struct結構

struct mm_struct
;

vm_area_struct結構

vm_area_struct結構是對虛存空間的乙個抽象。

struct vm_area_struct

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