之前写了两篇详细分析 Linux 内存管理的文章,读者好评如潮。但由于是分开两篇来写,而这两篇内容其实是有很强关联的,有读者反馈没有看到另一篇读起来不够不连贯,为方便阅读这次特意把两篇整合在一起,看这一篇就够了!
当我们要学习一个新知识点时,比较好的过程是先理解出现这个技术点的 背景原因,同期其他解决方案,新技术点解决了什么问题以及它存在哪些不足和改进之处,这样整个学习过程是 闭环 的,个人觉得这是个很好的学习思路。
网上已经有很多关于Linux内核内存管理的分析和介绍了,但是不影响我再写一篇:一方面是作为其他文章的补充,另一方面则是自己学习的记录、总结和沉淀。
到目前为止,内存管理是unix内核中最复杂的活动。我们简单介绍一下内存管理,并通过实例说明如何在内核态获得内存。
前言: 书接上回《内存映射技术分析》,继续来分析一下linux的物理内存管理。 分析: 1,物理内存 PC上的内存条,或者手机上的内存芯片,物理上实实在在的内存,就是物理内存。大小是硬件决定的,一般就是一个起始地址,加上大小。地址如何分配呢?PC上作者也不太懂,听闻BIOS可以配置。在ARM上,作者曾经看过一份电路图,当时的图上,使用32bit的高2bit作为chip select,后面的30bit作为地址总线,看过chip select信号之后,作者才明白为什么在代码上要配置起始的地址不是0,因为硬件
前言: 前文《内存映射技术分析》描述了虚拟内存的管理、内存映射;《物理内存管理》介绍了物理内存管理。 本篇介绍一下内存回收。内存回收应该是整个Linux的内存管理上最难理解的部分了。 分析: 1,PFRA Page Frame Reclaim Algorithm,Linux的内存回收算法。 不过,PFRA和常规的算法不同。比如说冒泡排序或者快速排序具有固定的时间复杂度和空间复杂度,代码怎么写都差不多。而PFRA则不然,它不是一个具体的算法,而是一个策略---什么样的情况下需要做内存回收,什么样的page
这篇文章是对 Linux 内存相关问题的集合,工作中会有很大的帮助。关注公号的朋友应该知道之前我写过从内核态到用户态 Linux 内存管理相关的基础文章,在阅读前最好浏览下,链接如下:
马哥linux运维 | 最专业的linux培训机构 ---- 最近在维护一台CentOS服务器的时候,发现内存无端"损失"了许多,free和ps统计的结果相差十几个G,搞的我一度又以为遇到灵异事件了,后来Google了许久才搞明白,特此记录一下,以供日后查询。 虽然天天都在用Linux系统办公,其实对它的了解也不过尔尔。毕业几年才迈入"知道自己不知道"的境界,我觉得自己丝毫没有愧对万年吊车尾这个称号 :( 问题描述和初步调查 同事说有一台服务器的内存用光了,我连上去用free看了下,确实有点怪。 $ fr
Linux操作系统(包括Android)之所以可以运行丰富的应用程序,是因为背后有着内存管理和进程调度的支撑,个人觉得这两点也是所有OS的精华。掌握内存管理和进程调度对以后站在全局的角度去分析调试问题很有帮助。
现在的服务器大部分都是运行在Linux上面的,所以,作为一个程序员有必要简单地了解一下系统是如何运行的。对于内存部分需要知道:
理解硬件访问内存的原理,MMU和页表;澄清Linux内核ZONE,buddy,slab管理;澄清用户空间malloc与内核关系,Lazy分配机制;澄清进程的内存消耗的vss,rss,pss,uss概念;澄清内存耗尽的OOM行为;澄清文件背景页面与匿名页,page cache与swap;澄清内存的回收、dirty page的写回,以及一些内存管理/proc/sys/vm sysctl配置的幕后原理;DMA和cache一致性,IOMMU等;给出一些内存相关的调试和优化方法;消除网上各种免费资料的各种误解。
现在的服务器大部分都是运行在Linux上面的,所以,作为一个程序员有必要简单地了解一下系统是如何运行的。对于内存部分需要知道: 地址映射 内存管理的方式 缺页异常 先来看一些基本的知识,在进程看来,内
在疫情期间,小编不得不待在家中远程办公。但变的是办公方式,不变的是美创运维的7*24小时不间断支持。
slab分配器设计的需求 在Linux内核的内存子系统中,伙伴系统无疑处于内存管理的核心地带,但是如果将内存管理从逻辑上分层,它的位置则处于最底层。Buddy是所有物理内存的管家,不论使用何种接口申请内存都要经由伙伴系统进行分配。但是,伙伴系统管理的物理内存是以页为单位,以4K页为例,它也包含了4096个字节。但是无论是内核自己还是用户程序,在日常的使用中都很少会需要使用四千多字节大小的内存。试想如果我们仅需要为10个字符的字符串分配内存,但是伙伴系统却给了我们一页,那这一页剩余没有使用的内存就浪费了,而且
众所周知,程序需要加载到物理内存才能运行,多核时代会出现多个进程同时操作同一物理地址的情况,进而造成混乱和程序崩溃。计算机当中很多问题的解决都是通过引入中间层,为解决物理内存使用问题,虚拟内存作为中间层进入了操作系统,从此,程序不在直接操作物理内存,只能看到虚拟内存,通过虚拟内存,非常优雅的将进程环境隔离开来,每个进程都拥有自己独立的虚拟地址空间,且所有进程地址空间范围完全一致,也给编程带来了很大的便利,同时也提高了物理内存的使用率,可同时运行更多的进程。
作者简介: 程磊,一线码农,在某手机公司担任系统开发工程师,日常喜欢研究内核基本原理。 1.1 内存管理的意义 1.2 原始内存管理 1.3 分段内存管理 1.4 分页内存管理 1.5 内存管理的目标 1.6 Linux内存管理体系 2.1 物理内存节点 2.2 物理内存区域 2.3 物理内存页面 2.4 物理内存模型 2.5 三级区划关系 3.1 Buddy System 3.1.1 伙伴系统的内存来源 3.1.2 伙伴系统的管理数据结构 3.1.3 伙伴系统的算法逻辑 3.1.4 伙伴系统的接口 3.1
导语 linux 内存是后台开发人员,需要深入了解的计算机资源。合理的使用内存,有助于提升机器的性能和稳定性。本文主要介绍 linux 内存组织结构和页面布局,内存碎片产生原因和优化算法,linux
内存是计算机中十分重要的资源。随着芯片性能的提升,容量的变大,内存资源的管理显得非常重要。内存管理是操作系统中一个基本功能,一般操作系统的功能可以概括为五个部分:处理器管理、内存管理、任务管理、I/O设备管理、文件管理。对于嵌入式操作系统,一个好的内存管理策略,将大大提高系统的性能,对系统稳定性也至关重要。
linux 内存是后台开发人员,需要深入了解的计算机资源。合理的使用内存,有助于提升机器的性能和稳定性。本文主要介绍 linux 内存组织结构和页面布局,内存碎片产生原因和优化算法,linux 内核几种内存管理的方法,内存使用场景以及内存使用的那些坑。从内存的原理和结构,到内存的算法优化,再到使用场景,去探寻内存管理的机制和奥秘。
很多基础的概念,将跨越软件的层次而存在。比如slab,对于内核人员,我们都知道slab是buddy之上的一层。
在系统运行的过程中,一些内存空间大小是不确定的,比如一些数据缓冲区,所以系统需要提供内存空间的管理能力,用户可以在使用的时候申请需要的内存空间,使用完毕释放该空间,以便再次利用。
点击上方“芋道源码”,选择“设为星标” 管她前浪,还是后浪? 能浪的浪,才是好浪! 每天 10:33 更新文章,每天掉亿点点头发... 源码精品专栏 原创 | Java 2021 超神之路,很肝~ 中文详细注释的开源项目 RPC 框架 Dubbo 源码解析 网络应用框架 Netty 源码解析 消息中间件 RocketMQ 源码解析 数据库中间件 Sharding-JDBC 和 MyCAT 源码解析 作业调度中间件 Elastic-Job 源码解析 分布式事务中间件 TCC-Transaction
内存管理子系统可能是linux内核中最为复杂的一个子系统,其支持的功能需求众多,如页面映射、页面分配、页面回收、页面交换、冷热页面、紧急页面、页面碎片管理、页面缓存、页面统计等,而且对性能也有很高的要求。本文从内存管理硬件架构、地址空间划分和内存管理软件架构三个方面入手,尝试对内存管理的软硬件架构做一些宏观上的分析总结。
释放 reclaimable slab ,包括dentries and inodes cache
a) 如果当前连续内存块足够 realloc 的话,只是将 p 所指向的空间扩大,并返回 p 的指针地址。这个时候 q 和 p 指向的地址是一样的
有了前两节的学习相信读者已经知道CPU所有的操作都是建立在虚拟地址上处理(这里的虚拟地址分为内核态虚拟地址和用户态虚拟地址),CPU看到的内存管理都是对page的管理,接下来我们看一下用来管理page
有了前两节的学习相信读者已经知道CPU所有的操作都是建立在虚拟地址上处理(这里的虚拟地址分为内核态虚拟地址和用户态虚拟地址),CPU看到的内存管理都是对page的管理,接下来我们看一下用来管理page的经典算法--Buddy。
常见的内存分配函数有malloc,mmap等,但大家有没有想过,这些函数在内核中是怎么实现的?换句话说,Linux内核的内存管理是怎么实现的?
内存管理是操作系统内核中最复杂的部分之一, start_kernel函数在内核启动第一个init进程前初始化了所有的内核特性(包括那些依赖于不同架构的特性),你也许还记得引导时创立的临时页表,但复杂的内存管理部分还没有开始,当start_kernel函数被调用时,我们会看到初期内存管理到更复杂的内存管理数据结构和技术的转变,为了更好的理解内核的初始化过程,我们需要对这些技术有更清晰的理解,今天我们会着重讨论这个过程,主要针对初期的内存管理memblock的介绍。
在 Linux 内核中 , MMU 内存管理单元 , 主要作用是 将 " 虚拟地址 " 映射到 真实的 " 物理地址 " 中 ,
分页单元可以实现把线性地址转换为物理地址, 为了效率起见, 线性地址被分为固定长度为单位的组, 称为”页”, 页内部的线性地址被映射到连续的物理地址. 这样内核可以指定一个页的物理地址和其存储权限, 而不用指定页所包含的全部线性地址的存储权限.
最近一台 CentOS 服务器,发现内存无端损失了许多,free 和 ps 统计的结果相差十几个G,非常奇怪,后来Google了许久才搞明白。
前面已经分析了内存管理框架的构建实现过程,有部分内容未完全呈现出来,这里主要做个补充。
Linux内核中采用了一种同时适用于32位和64位系统的内存分页模型,对于32位系统来说,两级页表足够用了,而在x86_64系统中,用到了四级页表。四级页表分别为:
在内存管理的上下文中, 初始化(initialization)可以有多种含义. 在许多CPU上, 必须显式设置适用于Linux内核的内存模型. 例如在x86_32上需要切换到保护模式, 然后内核才能检测到可用内存和寄存器.
本文主要分析 Linux 系统内存统计的一些指标以及进程角度内存使用监控的一些方法。
青囊,喜欢运动T恤加皮裤的非典型程序猿。此时,他正目不转睛注视着屏幕上一行行的代码,内存泄漏这个问题已经让他茶饭不思两三天了,任凭偌大的雨滴捶打着窗户也无动于衷。就这么静悄悄地过了一会儿,突然间,他哼着熟悉的小曲,仿佛一切来的又那么轻松又惬意。
在之前的这四篇文章中,笔者详细的为大家介绍了 slab 内存池的整体架构演化过程,随后基于这个演化过程,介绍了整个 slab alloactor 体系的创建,内存分配,内存释放以及销毁等相关复杂流程在内核中的实现。
本文主要介绍Buddy System、Slab Allocator的实现机制以及现实中的一些漏洞利用方法,从攻击者角度加深对Linux内核内存管理机制的理解。
前面已经将所有的硬件驱动实现,验证了硬件功能。但是每一个硬件都是单独测试的,而且并不完善。下一步,我们需要对各个驱动进行整合完善。在整合之前,需要做一些基础工作。其中之一就是实现内存管理。什么叫内存管理呢?为什么要做内存管理?前面我们已经大概了解了程序中的变量现在我们复习一下:局部变量、全局变量。
vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写,可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监控。是对系统的整体情况进行统计,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。
Linux内存管理是一个非常复杂的子系统,要完全说清的话估计要一本书的篇幅。但Linux内存管理可以划分成多个部分来阐述,这篇文章主要介绍slab算法。
内存管理,相比大家都听过。但是内存管理到底是做什么呢?这就得从计算机刚出来的时候说起。计算机刚出来的时候内存资源很紧张,只有几十K,后来慢慢的到几百K,到周后来的512M,再到现在的几个G。真是因为内存资源的不足,在计算机的整个过程中衍生出各种各样的内存管理方法。
说到redis就会联想到memcached,反之亦然。了解过两者的同学有那么个大致的印象:redis与memcached相比,比仅支持简单的key-value数据类型,同时还提供list,set,zset,hash等数据结构的存储;redis支持数据的备份,即master-slave模式的数据备份;redis支持数据的持久化,可以将内存中的数据保持在磁盘中,重启的时候可以再次加载进行使用等等,这似乎看起来redis比memcached更加牛逼一些,那么事实上是不是这样的呢?存在即合理,我们来根据几个不同点来一一比较一下。
最近在维护一台CentOS服务器的时候,发现内存无端"损失"了许多,free和ps统计的结果相差十几个G,搞的我一度又以为遇到灵异事件了,后来Google了许久才搞明白,特此记录一下,以供日后查询。
memcache曾经是互联网分层架构中,使用最多的的KV缓存,如今却几乎被 redis 替代。 画外音:你还在用mc吗,还是redis? 但memcache的内核设计,却值得每一个技术人学习和借鉴。 第一部分:知其然 关于memcache一些基础特性,使用过的小伙伴必须知道: (1)mc的核心职能是KV内存管理,value存储最大为1M,它不支持复杂数据结构(哈希、列表、集合、有序集合等); (2)mc不支持持久化; (3)mc支持key过期; (4)mc持续运行很少会出现内存碎片,速度不会随着服务运行时
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