Linux内存管理——概述

一、Linux的内存管理概述

Linux内存管理的设计利用计算机系统提供的虚拟存储技术，真正实现虚拟存储器管理。关于内存管理，可能对以下问题比较困惑：

1）一个源程序编译链接后形成的地址空间是虚拟地址空间还是物理地址空间？如何管理？

2）程序载入内存的过程中，虚拟地址如何被转换为物理地址?

1、虚拟内存、内核空间和用户空间

Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致的。线性空间在32位平台上为4GB的固定大小，也就是Linux的虚拟地址空间也为4GB。Linux内核把这4GB的空间分为两部分。最高的1GB供内核使用，称为内核空间。而较低的3GB供每个进程使用，称为用户空间。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，Linux内核空间由系统内的所有进程共享。从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4GB的虚拟地址空间（也叫虚拟内存）。

每个进程有各自的私有用户空间（0~3GB），这个空间对系统中的其他进程不可见。最高的1GB内核空间为所有进程及内核共享。进程的用户空间也叫地址空间。

用户空间不是被进程共享的，而是被进程隔离的。每个进程最大可以有3GB的用户空间。一个进程对其中一个地址的访问，与其他进程对于同一个地址的访问绝不冲突。

任意一个时刻，在一个CPU上只有一个进程在运行。对于此CPU来讲，在这一时刻，整个系统只存在一个4GB的虚拟地址空间，这个虚拟地址空间是面向此进程的。当进程发生切换时，虚拟地址空间也随着切换。每个进程都有自己的虚拟地址空间，只有这个进程运行时，其虚拟地址空间才被运行它的CPU所知。在其他时刻，其虚拟地址空间对CPU来说，是不可知的。尽管每个进程都可以有4GB的虚拟地址空间，但在CPU眼中，只有一个虚拟地址空间存在。虚拟地址空间的变化，随着进程切换而变化。

一个程序编译链接后形成的地址空间是一个虚拟地址空间，但是程序最终要运行在物理