49、Linux 内存管理与使用全解析

Linux 内存管理与使用全解析

1. 内存测量难题

测量内核空间内存使用情况十分复杂。由于存在无记录的底层分配，我们难以准确统计内核空间的内存使用。当累加已知的内核和用户空间分配时，会出现内存缺失的情况。 /proc/meminfo 中的信息有限，而 /proc/slabinfo 和 /proc/vmallocinfo 提供的额外信息又难以解读。相比之下，用户空间通过进程内存映射能更好地了解内存使用情况。

2. 用户空间内存布局

2.1 延迟分配策略

Linux 对用户空间采用延迟分配策略，仅在程序访问时才映射物理内存页。例如，使用 malloc(3) 分配 1 MiB 的缓冲区时，仅返回内存地址块的指针，而不分配实际的物理内存。页表项会设置标志，使任何读写访问都会被内核捕获，这就是页错误。只有此时，内核才会尝试寻找物理内存页并将其添加到进程的页表映射中。

以下是一个简单的示例程序，用于演示页错误：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <sys/resource.h>
#define BUFFER_SIZE (1024 * 1024)
void print_pgfaults(void)
{
     int ret;
     struct rusage usage;
     ret = ge