【Linux】Linux 内存管理机制
前言
Linux 的内存管理机制是一个复杂而高效的系统，旨在确保系统资源的高效利用，同时提供良好的性能和响应能力。本文主要介绍 Linux 内存管理的主要组件和机制。
虚拟内存
概念:
每个进程在 Linux 中拥有自己的虚拟地址空间，这使得进程之间的内存相互独立，增强了安全性和稳定性。
分页
内存被分为固定大小的页面（通常为 4KB），虚拟地址映射到物理内存页。分页允许更灵活的内存管理与使用。
内存分页
页面映射
使用页表将虚拟页面地址映射到物理内存地址。
页表
存储虚拟地址到物理地址的映射信息，支持多级页表来减少内存消耗。
内存分配
伙伴系统（Buddy System）
Linux 使用伙伴系统进行物理内存的分配和回收，能够有效管理不同大小的内存块。
slab 分配器
用于高效地管理和分配内核对象，减少内存碎片。
缓存管理
页面缓存
Linux 会将文件系统中读取的数据保存在内存中，以减少磁盘 I/O 操作，提高文件访问速度。
缓存回收
通过 reclaim 机制，内核会在内存紧张时自动回收不活跃的页面。
交换空间（Swap）
概念
当物理内存不足时，Linux 可以将不活跃的内存页移到交换空间（硬盘上的特殊区域），以释放物理内存供活跃进程使用。
交换管理
内核会根据优先级和使用情况决定哪些页面被交换出去。
内存保护
访问控制
通过页表中的权限位，内核可以控制进程对内存的访问，防止非法访问。
安全性
每个进程的虚拟内存空间相互隔离，增强了系统的安全性。
内存映射（Memory Mapping）
文件映射
支持将文件映射到进程的虚拟地址空间，可以直接在内存中读写文件内容。
共享内存
不同进程可以共享同一块物理内存区域，适合快速数据交换。
内存管理系统调用
malloc / free
用户空间中的内存分配和释放。
mmap / munmap用于内存映射文件或共享内存的系统调用。
总结
Linux 的内存管理机制通过虚拟内存、分页、内存分配、缓存管理、交换空间等多种技术，确保了系统的高效运行和资源的合理利用。理解这些机制有助于优化应用程序性能和系统资源管理。