Linux Memory Management

最新推荐文章于 2024-04-10 13:10:32 发布
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本文介绍了一种快速查看当前系统中内存占用最高的前10个进程的方法。通过组合使用ps、aux、sort和awk命令，可以有效地找出消耗最多内存资源的进程。

This will show you top 10 process that using the most memory:

ps aux –sort=-%mem | awk ‘NR<=10{print $0}’

Memory Management in Linux
04-05
Memory Management in Linux 讲述linux 内存管理的书，学习内存管理时可作为参考。
linux memory management study note
10-22
在Linux中，内存管理涉及到多个层次和策略，包括页面回收、内存分配器、CMA（Contiguous Memory Area）、内存初始化以及固定映射等。 首先， `/proc/meminfo` 是一个用于查看系统内存状态的文件，它提供了关于系统...
Linux Memory Management Notes
Always look out for number one.
05-21 950
Linux 内存基础 地址类型 linux内核中有许多种不同的地址类型 用户虚拟地址 用户空间看到的常规地址，通过页表可以将虚拟地址和物理地址映射起来物理地址 用在cpu和内存之间的地址叫做物理地址总线地址 外围总线和内存之间的地址叫做总线地址。通常他们和物理地址相同内核逻辑地址 内核的常规地址空间，必定有对应的物理内存与之映射。kmalloc返回的就是内核逻辑地址内核虚拟地址
内存管理：Linux Memory Management：MMU、段、分页、PAE、Cache、TLB
RToax
07-27 2153
目录 Linux Memory Management Memory Address Need for Virtual Addressing Address Translation Address Translation in Intel x86 MMU Segmentation and Paging in Linux Segments and their usage Types of Segment Descriptors Segmentation in Linux Data stru
linux 进程 转存储,Linux memory management——(进程虚存空间的管理)(转)
weixin_39796533的博客
04-29 238
Linux memory management——(进程虚存空间的管理)(转)[@more@]Linux memory management——(进程虚存空间的管理)1.内核空间和用户空间进程运行时能访问的存储空间只是它的虚拟内存空间。对当前该进程而言只有属于它的虚拟内存是可见的。在进程的虚拟内存包含着进程本身的程序代码和数据。进程在运行中还必须得到操作系统的支持。进程的虚拟内存中还包含着操作系统...
Linux memory management
11-29 610
The first covers the implementation of the mmap system call, which allows the mapping of device memory directly into a user process’s address space. Not all devices require mmap support, but, for so
linux memory management
03-19
Linux's memory management algorithm
Lecture Overview Linux Memory Management
10-10
### Linux内存管理概述 #### 一、Linux内存管理概览 Linux内核中的内存管理模块是相对复杂的，本文旨在提供一个简化的概述，帮助读者熟悉其中的关键概念与术语。 1. **分页（Paging）**：Linux采用了分页机制来...
Aarch64 Kernel Memory Management.pptx
11-08
aarch64 Linux Kernel Memory Management， aarch64 Linux Kernel Memory Management， aarch64 Linux Kernel Memory Management
Linux操作系统课程指导：Ch12MemoryManagement.pptx
11-13
虚拟内存（Virtual Memory）是另一个核心概念，它允许程序使用超过实际物理内存大小的地址空间。页面替换算法是实现虚拟内存的关键，当物理内存不足时，会将不常用的数据换出到磁盘上的交换空间。内存分配包括两种...
Linux Memory Management Documentation
RToax
06-20 498
https://www.kernel.org/doc/html/latest/vm/index.html Table of Contents Linux Memory Management Documentation User guides for MM features Kernel developers MM documentation Linux Memory Management...
Linux Memory Management – Virtual Memory and Demand Paging
RToax
07-24 538
Linux Memory Management – Virtual Memory and Demand Paging Memory management is one of the most complex activity done by Linux kernel. It has various concepts/issuesassociated with it. This article is part of our on-going UNIX kernel overview series. In th
linux 内存管理 ppt,Linux内存管理 Memory Manager.ppt
weixin_35659266的博客
04-30 192
《Linux内存管理 Memory Manager.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Linux内存管理 Memory Manager.ppt(24页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、柯锦玲2009-10-21柯锦玲2009-10-21柯锦玲， Linux向外部提供的内存管理接口Linux Image、蓝色字体部分的可用空间、Linux如何防止内存片段，内存片段：系统分配大区域的连续内存...
【Linux】Linux Kernel--Memory Management(二)
moxiaomomo的专栏
12-04 1930
3.6 Demand Paging 　 只要执行映像映射到进程的虚拟内存中，它就可以开始运行。因为只有映像的最开始的部 分是放在物理内存中，很快就会访问到还没有放在物理内存的虚拟空间区。当进程访问没有有效页表条目的虚拟地址的时候，处理器向Linux报告page fault。Page fault描述了发生page fault的虚拟地址和内存访问类型。 　 Linux必须
Linux memory management，内核高端内存及各Zone介绍
anjoywong的专栏
04-01 823
Linux memory management： http://ilinuxkernel.com/?cat=4 各Zone介绍： http://www.ilinuxkernel.com/files/Linux_Physical_Memory_Description.pdf Linux内核高端内存： http://ilinuxkernel.com/?p=1013
Linux内存管理第九章 -- High Memory Management（高端内存）
猿来如此yXy
03-26 1008
文章目录Linux内存管理第九章 -- High Memory ManagementManaging the PKMap Address Space Linux内存管理第九章 – High Memory Management kernel仅仅能够直接访问那些已经建立了页表项的物理内存。但是在大多数情况下，在32位机器上，用户空间和内核空间被切割为3GB/1GB,这就意味着内核最多能够直接访问的内存...
深入探索Linux内存管理：初学者指南
Lion_Long的博客
04-10 1487
Linux 内存管理是一个非常广泛的主题，无法在一篇文章中涵盖所有领域。本文主要提供主要领域的概述，并帮助了解与 Linux 内存管理相关的重要术语。计算机的核心部分是 CPU，RAM 是 CPU 的前端门户，进入 CPU 的所有内容都将通过 RAM。例如，如果有一个正在加载的进程，则该进程将首先加载到 RAM 中，CPU 将从 RAM 获取进程数据。但为了使其更快，CPU 具有一级、二级、三级缓存。
Linux内存管理概述
weixin_38815998的博客
01-24 866
内存管理(Memory Management，简称mm)是Linux系统非常重要且复杂的模块，尽管该模块非常庞大且复杂，但是对于上层开发者来说，使用内存却又是非常的方便，这得益于mm提供高度封装的的接口，一方面是方便上层在不需要深入了解内存管理相关的知识而方便地使用内存服务；另一方面是保证内存资源的高效以及安全的被使用。 如果从事系统相关开发工作，深入了解内存管理是十分必要的，系统异常以及性能都和内存管理息息相关。 接下来将通过几个章节了解内存管理模块： 认识内存 如何描述物理内存 内存统计 内
Linux Memory Management covering details about DMA and Coherent Cache
最新发布
08-10
<think>嗯，用户要求我详细解释Linux内存管理，特别是DMA和缓存一致性的机制。首先需要回顾一下Linux内存管理的基础知识。Linux使用分页机制，物理内存被划分成页帧，通常大小为4KB。内核通过伙伴系统管理这些页帧，处理分配和释放。另外，slab分配器用于高效管理内核对象的小内存分配，比如task_struct这样的结构体。 接下来是DMA部分。DMA允许外设直接访问内存而不经过CPU，这能提升数据传输效率。但这里有个问题：外设和CPU可能看到不同的内存视图。比如，CPU可能有缓存，而外设直接访问物理内存。所以需要解决一致性问题。在x86架构中，由于硬件保证了缓存一致性，可能不需要软件干预。但像ARM这样的架构可能需要软件维护一致性，比如使用dma_map_single这样的API来同步缓存。 缓存一致性机制方面，需要理解Linux提供的不同映射方式。一致性DMA缓冲区通过dma_alloc_coherent分配，保证CPU和外设看到的是一致的，通常用于长期使用的缓冲区。流式DMA映射使用dma_map_single等函数，适用于一次性传输，需要显式同步缓存。还有分散/聚集映射，处理分散的内存块。 用户可能还关心同步操作，比如dma_sync_single_for_device和dma_sync_single_for_cpu，这些函数在数据传递前后同步缓存，确保双方看到正确的数据。另外，设备树（Device Tree）或ACPI表的作用也很重要，它们描述了外设的DMA能力，比如地址范围和支持的寻址模式。 硬件方面，IOMMU的作用不可忽视。它提供地址转换和访问保护，类似MMU但针对外设。比如Intel的VT-d和ARM的SMMU，能防止外设错误访问内存，提升安全性。同时，IOMMU也参与缓存一致性，比如将外设的请求转换成正确的缓存协议。 还要考虑不同架构的差异。比如在无缓存一致性的架构中，软件必须处理所有同步，而在有硬件支持的架构中，可能更简单。此外，用户可能想知道如何调试DMA问题，比如缓存一致性问题导致的系统崩溃。这时候，DMA调试工具如CONFIG_DMA_API_DEBUG就很有用，可以检测未映射的访问或缓存同步错误。 最后，应用场景方面，网络和存储驱动大量使用DMA，比如网卡接收数据包时直接存入内存，然后通过中断通知CPU。这时候，正确的缓存同步确保CPU读取的是最新数据。另外，用户可能对CMA（连续内存分配器）感兴趣，它在启动时保留大块连续内存供DMA使用，避免运行时内存碎片问题。</think>## Linux内存管理详解：DMA与缓存一致性机制 ### 一、内存管理基础架构 1. **物理内存管理** Linux使用**伙伴系统**管理物理页帧，将内存划分为$2^n$大小的块，解决外部碎片问题： ```c struct zone { struct free_area free_area[MAX_ORDER]; // 不同阶的空闲列表 }; ``` 同时**slab分配器**管理内核对象缓存（如`task_struct`, `inode`），解决内部碎片： ```c struct kmem_cache *task_struct_cache = KMEM_CACHE(task_struct, SLAB_PANIC); ``` 2. **虚拟地址空间** - 用户空间：通过**页表**实现虚拟→物理映射（$V_{addr} \xrightarrow{PTE} P_{addr}$） - 内核空间：直接映射区（`__va(phys_addr)`）与vmalloc区（非连续物理页） ### 二、DMA机制详解 #### 1. DMA工作流程 ```mermaid sequenceDiagram CPU->>设备驱动： 启动DMA传输 设备驱动->>DMA控制器： 设置源/目标地址 DMA控制器->>内存： 直接读写数据 内存-->>DMA控制器： 传输完成 DMA控制器->>CPU： 发送中断 ``` #### 2. DMA缓冲区类型 | 类型 | 分配API | 特点 | 适用场景 | |---------------------|--------------------|-----------------------------|-----------------------| | 一致性DMA缓冲区 | `dma_alloc_coherent` | CPU/设备缓存自动同步 | 长期共享数据（如控制块） | | 流式DMA映射 | `dma_map_single` | 需显式缓存同步 | 单次传输（网络包等） | | 分散/聚集映射 | `dma_map_sg` | 处理物理分散的内存块 | 文件I/O操作 | ### 三、缓存一致性机制 #### 1. 硬件一致性（如x86） CPU缓存通过**MESI协议**自动维护一致性： $$ \text{Modified} \leftrightarrow \text{Exclusive} \leftrightarrow \text{Shared} \leftrightarrow \text{Invalid} $$ 设备通过**总线监听**参与一致性协议（如PCIe的Snooping） #### 2. 软件维护一致性 在无硬件支持架构（如早期ARM）需手动处理： ```c // 数据传输前清洗CPU缓存 dma_map_single(dev, addr, size, DMA_TO_DEVICE); // 数据接收后失效CPU缓存 dma_map_single(dev, addr, size, DMA_FROM_DEVICE); ``` #### 3. IOMMU关键作用 ```mermaid graph LR 设备-->|DMA请求| IOMMU IOMMU-->|物理地址| 内存 IOMMU-.->|TLB缓存| 页表 ``` - **地址翻译**：设备VA → 物理PA（`/sys/kernel/iommu_groups`） - **访问控制**：阻止非法内存访问（如DMA攻击） - **缓存整合**：将设备请求转为一致性协议（如AXI ACE） ### 四、实战案例：网卡驱动 ```c // 1. 分配一致性描述符环 ring_desc = dma_alloc_coherent(dev, size, &ring_dma, GFP_KERNEL); // 2. 接收数据包时 dma_sync_single_for_cpu(dev, rx_buf_dma, len, DMA_FROM_DEVICE); // 3. 发送完成后 dma_unmap_single(dev, tx_buf_dma, len, DMA_TO_DEVICE); ``` > 当CPU处理接收包时，必须调用`dma_sync_single_for_cpu()`确保看到设备写入的最新数据[^2] ### 五、性能优化技术 1. **CMA（连续内存分配器）** 启动时预留连续物理内存：`cma=64M@0x30000000` 2. **SWIOTLB** 当设备DMA地址范围受限时（如32位设备访问64位内存）： ```c swiotlb_bounce(orig_addr, tlb_addr, size, DMA_TO_DEVICE); ``` 3. **DMA池** 小对象专用分配器避免碎片： ```c dma_pool_create("small_bufs", dev, 128, 16, 0); ``` --- **典型问题排查**：若出现DMA数据损坏： 1. 检查`dma_map/unmap`配对 2. 验证IOMMU配置（`dmesg | grep iommu`） 3. 使用`CONFIG_DMA_API_DEBUG=y`跟踪映射泄漏
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