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Linux系統下內存申請應用的方法原理總結

 1. 地址空間的管理

    物理地址都是有內核管理的, node——>zone——>mem_map——>page, 所有的物理頁面都在mem_map數組中的頁幀對應, 然後不同的page有分為DMA,normal,highmem三個zone.

    內核線性地址空間, 實際上只是低端內存才有線性地址,0——896MB部分。

    內核虛擬地址, 低端內存的虛擬地址與線性地址是一樣的。 高端內存只有在映射了以後才有虛擬地址

    用戶空間地址, tast_struct ——> mmap ——> mm_struct ——> vm_area_struct

    2.內存的申請或使用

    物理內存的分配, 在內核中最終都要調用__alloc_pages()。它是最核心的分配函數,申請大小最大不超過2的MAX_ORDER次冪,在現在好像最大定義為4MB.

    線性地址, kmalloc和get_free_pages,線性地址, 對應的物理內存就是低端內存,kmalloc是基於slab的分配技術, 最大不能超過128KB.

    虛擬地址, vmalloc申請, 他只是在內核中建立類似與用戶空間的vm_area的一個虛擬內存空間到vmlist中, 最終的物理內存分配還是基於缺頁的。

    用戶空間的虛擬內存, malloc之類的, 最終在內核中都是do_map()和do_brk()。實際上也只是建立了一塊虛擬空間,最終的物理內存還是在缺頁異常時分配的。

    3. 內存的交換問題

    在page結構和用戶層的vm_area_struct結構中, 都包含locked和reserved標志。通過合適的途徑設置這些標志, 可以是頁面鎖存在物理內存中, 不被交換出去。

    4. 設備內存可以通過ioremap映射到內核虛擬地址空間, 也可以通過mmap方法映射到用戶空間。

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