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内存管理-Linux-分配-理解-释放和内存管理的全面指南 (内存管理linux)

admin5个月前 (05-01)数码29

内存管理是操作系统中的重要组成部分,负责分配、释放和管理内存资源。本文将详细介绍Linux内存管理的工作原理、常见的内存分配与释放方法以及一些相关的概念。

Linux内存管理的工作原理

  • 虚拟内存:Linux使用虚拟内存技术来管理物理内存和进程的地址空间。每个进程都有独立的虚拟地址空间,这使得多个进程可以同时运行并共享物理内存。
  • 分页机制:Linux使用分页机制将虚拟内存划分为固定大小的页面,并映射到物理内存中的页面帧上。这样可以提供更高的内存利用率,并实现了内存的动态分配和回收。
  • 页面置换:当物理内存不足时,Linux会使用页面置换算法将不常用的页面从物理内存中换出,留出空间给新的页面。常用的页面置换算法包括最近最少使用(LRU)和最不经常使用(LFU)等。
  • 匿名内存和文件内存:Linux区分匿名内存和文件内存。匿名内存用于存储进程的堆和栈等数据,而文件内存用于缓存文件的内容,提高文件读写性能。

内存分配和释放

  • 内存分配函数:Linux提供了一系列的内存分配函数,最常见的是malloc()、calloc()和realloc()。这些函数以字节为单位分配指定大小的内存,并返回指向分配内存的指针。
  • 内存释放函数:对应地,Linux也提供了相应的内存释放函数,最常用的是free()。通过调用free()函数,回收之前分配的内存,使其可再次使用。

内存管理的相关概念

  • 页面大小:页面大小是物理内存和虚拟地址空间划分的基本单位,通常为4KB或者2MB。
  • 内存映射:内存映射是将文件的内容映射到进程的地址空间中,使得文件可以像访问内存一样被读写。
  • 区域和区域映射:内核将物理内存按照不同的特性划分为不同的区域,例如可读可写区域和只读区域等。区域映射则是将虚拟地址映射到相应的内存区域。
  • 内存管理器:内核中的内存管理器负责管理物理内存和虚拟地址空间,包括页面分配和回收、页面置换、内存共享等功能。

其他常见的内存管理操作

  • 内存释放:除了使用free()函数显式释放内存外,Linux还提供了自动回收堆上内存的机制,称为废品回收。废品回收器会检测不再需要的内存并释放它。
  • 内存共享:Linux允许多个进程共享同一块物理内存,这样可以减少内存的消耗,并方便进程间的通信和数据共享。
  • 内存对齐:为了提高内存访问的效率,Linux要求特定的数据类型在内存中的起始地址必须是其大小的倍数。这称为内存对齐。

Linux内存管理负责分配、释放和管理内存资源,采用虚拟内存和分页机制来实现,提供了丰富的内存分配和释放函数。通过页面置换算法、内存映射和区域映射等技术,实现了内存的动态分配和回收。同时,Linux还支持废品回收、内存共享和内存对齐等常见的内存管理操作。深入理解并合理应用Linux内存管理的原理和方法,可以提高系统的性能和稳定性。


Centos内存使用与优化技巧

Linux服务器分配真实与虚拟内存给处理器,通过交换管理内存使用率。 明白Linux内存类型以及处理器如何共享内存有助于优化内存使用率。 从Linux内核start-up执行程序进程分配内存,需要虚拟内存总和。 Linux上的虚拟内存是无限的,处理器在启动时就能分配内存。 Linux内核映射通过交换能分配虚拟内存到实际内存。 与Windows不同,内存交换会让程序慢下来,Linux内存交换是有益的,这得感谢Linux分析进程所分配的内存页使用的方式。 Linux内核运行最近使用算法,确定哪些内存页需要进入RAM哪些不需要。 某些情况下,让Linux内核交换更快速能提升内存性能。 一个程序的进程通常需要比实际需求更多的虚拟内存。 在Linux的顶级程序中,虚拟内存需求出现在VIRT与常驻内存(RAA)卷中。 当进程开始使用分配给的内存页做事时,页面移到RAM,作为RSS显示。 监控Linux内核内存使用率让管理员只保留这些频繁使用的内存页。 不常使用的存取页可通过内核或交换丢弃。 Linux服务器上的进程使用匿名内存,与代码以及数据相关的文件内存。 匿名内存必须直接可用,因此,如果内存资源有压力,标注为匿名内存的页就应该进行交换。 数据内存又是另一回事了。 当一个进程从磁盘读数据时,保留在缓存中,允许在下次需要数据时进程快速提供数据。 在内存压力下,内核可以丢弃数据内存。 移动未使用的文件内存到交换是没有性能益处的,丢弃是个更好的选择。 在决定丢弃或交换内存时,Linux内核区分活跃与不活跃内存。 如果不活跃的内存近期未用,那么将其移到交换或直接丢弃显然没有害处。 /proc/meminfo文件显示匿名与文件内存的活跃与不活跃内存之间的差别,如下图1所示。 图1:来自Linux内核活跃内存与不活跃内存的差别[root@IAD ~]# less /proc/meminfoMemTotal: kBMemFree: kBBuffers: kBCached: kBSwapCached: 0 kBActive: kBInactive: kBActive(anon): kBInactive(anon): kBActive(file): kBInactive(file): kBUnevictable: 0 kBMlocked: 0 kBSwapTotal: kBSwapFree: kBDirty: 132 kBWriteback: 0 kBAnonPages: kBMapped: kBShmem: kBSlab: kBSReclaimable: kBSUnreclaim: kB在这个例子中,有大量活跃的匿名内存,少量的不活跃匿名内存。 如果系统处于内存压力下,内核将移动125MB的不活跃匿名内存到交换。 不应该交换标志为活跃页内存的1.6GB内存,因为内存页经常需要在RAM与磁盘之间移动,这样就会降低性能。 如果过交换的量大于不活跃(匿名)内存,你应该添加更多RAM优化Linux内存页。 对于理想的Linux内存页,实际使用的交换总量不应该多余不活跃(匿名)内存页的量。 活跃(文件)内存的量等于内核所需的缓存内存的量。 否则,就不能提升服务器性能。 当内核需要更多内存时,标志为不活跃的文件内存将被丢弃。 由于Linux内核无法更好处理,那么不活跃文件内存保留在缓存中。 如果数据丢弃也不会有影响。 

Linux中内存的分配和回收是怎样的

理解

Linux 采用 Buddy 算法有效分配和释放物理页块。 linux系统内存管理的特点linux的进程结束后,它占用的资源全部释放,但是内存仅仅是设置了标志,标志了这部分内存已经不再使用,可以被重新分配的。 当进程需要内存时,linux系统首先从空闲内存中...

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