Linux系统下内存申请应用的方法原理总结

1. 地址空间的管理

物理地址都是有内核管理的, node——>zone——>mem_map——>page, 所有的物理页面都在mem_map数组中的页帧对应, 然后不同的page有分为DMA,normal,highmem三个zone.

内核线性地址空间, 实际上只是低端内存才有线性地址,0——896MB部分.

内核虚拟地址, 低端内存的虚拟地址与线性地址是一样的. 高端内存只有在映射了以后才有虚拟地址

用户空间地址, tast_struct ——> mmap ——> mm_struct ——> vm_area_struct

2.内存的申请或使用

物理内存的分配, 在内核中最终都要调用__alloc_pages（）.它是最核心的分配函数,申请大小最大不超过2的MAX_ORDER次幂,在现在好像最大定义为4MB.

线性地址, kmalloc和get_free_pages,线性地址, 对应的物理内存就是低端内存,kmalloc是基于slab的分配技术, 最大不能超过128KB.

虚拟地址, vmalloc申请, 他只是在内核中建立类似与用户空间的vm_area的一个虚拟内存空间到vmlist中, 最终的物理内存分配还是基于缺页的.

用户空间的虚拟内存, malloc之类的, 最终在内核中都是do_map（）和do_brk（）.实际上也只是建立了一块虚拟空间,最终的物理内存还是在缺页异常时分配的.

3. 内存的交换问题

在page结构和用户层的vm_area_struct结构中, 都包含locked和reserved标志.通过合适的途径设置这些标志, 可以是页面锁存在物理内存中, 不被交换出去.

4. 设备内存可以通过ioremap映射到内核虚拟地址空间, 也可以通过mmap方法映射到用户空间.

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