我们都知道Buddy分配器是按照页的单位分配的（Buddy系统分配器实现），如果我们需要分配几十个字节，几百个字节的时候，就需要用到SLAB分配器。
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
上一次咱们分析了 Linux 的启动流程和初始化流程，今天主要分析一下内存方面的初始化和常见的内存分配方式。
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。
在Linux中，伙伴系统是以页为单位分配内存。但是现实中很多时候却以字节为单位，不然申请10Bytes内存还要给1页的话就太浪费了。slab分配器就是为小内存分配而生的。slab分配器分配内存以Byte为单位。但是slab分配器并没有脱离伙伴系统，而是基于伙伴系统分配的大内存进一步细分成小内存分配。
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。
在Linux中，伙伴系统（buddy system）是以页为单位管理和分配内存。但是现实的需求却以字节为单位，假如我们需要申请20Bytes，总不能分配一页吧！那岂不是严重浪费内存。那么该如何分配呢？slab分配器就应运而生了，专为小内存分配而生。slab分配器分配内存以Byte为单位。但是slab分配器并没有脱离伙伴系统，而是基于伙伴系统分配的大内存进一步细分成小内存分配。
之前说了管理区页框分配器，这里我们简称为页框分配器，在页框分配器中主要是管理物理内存，将物理内存的页框分配给申请者，而且我们知道也可页框大小为4K(也可设置为4M)，这时候就会有个问题，如果我只需要1KB大小的内存，页框分配器也不得不分配一个4KB的页框给申请者，这样就会有3KB被白白浪费掉了。为了应对这种情况，在页框分配器上一层又做了一层SLAB层，SLAB分配器的作用就是从页框分配器中拿出一些页框，专门把这些页框拆分成一小块一小块的小内存，当申请者申请的是小内存时，系统就会从SLAB中获取一小块分配给
说到压缩这个词，我们并不陌生，应该都能想到是降低占用空间，使同样的空间可以存放更多的东西，类似于我们平时常用的文件压缩,内存压缩同样也是为了节省内存。
libpcap为了提高效率，调用setsockopt(handle->fd, SOL_PACKET, PACKET_RX_RING,(void *) &req, sizeof(req))时采用kmalloc分配内存。 可以参考: https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/packet_mmap.txt kmalloc底层依赖linux的slab内存分配机制，在2.6.22内核之后，slub取代slab成为默认的内存分配器。空间和时间上都有所提升。
也就是我们实际中编码时遇到的内存地址并不是对应于实际内存上的地址，我们编码中使用的地址是一个逻辑地址，会通过分段和分页这两个机制把它转为物理地址。而由于linux使用的分段机制有限，可以认为，linux下的逻辑地址=线性地址。也就是，我们编码使用的是线性地址，之后只需要经过一个分页机制就可以把这个地址转为物理地址了。所以我们更重要的可能是去说明一下linux的分页模型。
我们知道OS提供很多机制保证内存的管理，而分配器则是空闲的内存以一定的数据结构组织起来，通过合适的算法进行分配；
Linux 5.12引入一个新的内存错误检测工具：KFENCE（Kernel Electric-Fence，内核电子栅栏）。KFENCE是一个低开销的、基于采样的内存错误检测工具。KFENCE检测越界访问、释放后使用和非法释放（包括重复释放和释放的起始地址不是分配的起始地址）这3种错误。
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.
http://www.wowotech.net/memory_management/424.html
现在你可能还觉得node、zone、伙伴系统、slab这些东东还有那么一点点陌生。别怕，接下来我们结合动手观察，把它们逐个来展开细说。（下面的讨论都基于Linux 3.10.0版本）
操作系统堪称是IT皇冠上的明珠，Linux阅码场专注Linux操作系统内核研究, 它的文章云集了国内众多知名企业一线工程师的心得，畅销著作有《linux设备驱动开发详解 》等。
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。
TBOX的内存管理模型，参考了linux kernel的内存管理机制，并在其基础上做了一些改进和优化。
Linux 内核 初始化 时 , 需要进行内存分配 , 启动阶段的 内存分配 与 运行时的 内存分配 机制不同 ;
分区伙伴分配器概念 : Linux 内核 在 基本 伙伴分配器 基础上 , 增加了对 " 内存节点 “ 和 ” 内存区域 “ 的支持 , 这就是 ” 分区伙伴分配器 “ , 英文名称为 ” Zond Buddy Allocator " ;
这篇文章的全称应该叫：[在某些内核版本上，cgroup 的 kmem account 特性有内存泄露问题]，如果你遇到过 pod 的 cannot allocated memory 报错，node 内核日志的 SLUB: Unable to allocate memory on node -1 报错，那么恭喜你中招了。
在虚拟地址空间那一节，我们知道，每一个进程都有一个列表vm_area_struct，指向虚拟地址空间的不同的内存块，这个变量的名字叫mmap。
③ 引导内存分配器 : 页分配器 , 块分配器 , 不连续页分配器 , 连续内存分配器 , 每处理器内存分配器 ;
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。
内核文档Documentation/arm64/memory.rst描述了ARM64 Linux内核空间的内存映射情况，应该是此方面最权威文档。
在上一篇博客 【Linux 内核 内存管理】引导内存分配器 bootmem ① ( 引导内存分配器 bootmem 工作机制 | 引导内存分配器 bootmem 的描述 bootmem_data 结构体 ) 引入了 " 引导内存分配器 bootmem " 其作用是在 Linux 内核启动阶段 , 进行内存管理 ;
ARM64 架构体系中 , 不能使用 bootmem 引导内存分配器 , 使用的是 memblock 分配器 ;
简介 Windows下的堆主要有两种，进程的默认堆和自己创建的私有堆。在程序启动时，系统在刚刚创建的进程虚拟地址空间中创建一个进程的默认堆，而且程序也可以通过 HeapCreate 函数来调用 ntdll 中的RtlCreateHeap 来创建自己的私有堆，所以一个进程中可以存在多个堆。 虽说这两种堆名称不同，但是其本质是相同的，区别的只是返回的句柄不同，私有堆虽然名字是私有，但并不是只能在创建它的线程中使用，如果得到它的句柄，在其他线程中也可使用。 堆的信息 堆的相关信息可以在/PEB(进程环境块)中看到
Linux 内核 初始化 完成之后 , 就会 丢弃 引导内存分配器 , 如 : bootmem 分配器 , memblock 分配器 ;
KASAN是一个动态检测内存错误的工具。KASAN可以检测全局变量、栈、堆分配的内存发生越界访问等问题。功能比SLUB DEBUG齐全并且支持实时检测。越界访问的严重性和危害性通过我之前的文章（SLUB DEBUG技术）应该有所了解。正是由于SLUB DEBUG缺陷，因此我们需要一种更加强大的检测工具。难道你不想吗？KASAN就是其中一种。KASAN的使用真的很简单。但是我是一个追求刨根问底的人。仅仅止步于使用的层面，我是不愿意的，只有更清楚的了解实现原理才能更加熟练的使用工具。不止是KASAN，其他方面我也是这么认为。但是，说实话，写这篇文章是有点底气不足的。因为从我查阅的资料来说，国内没有一篇文章说KASAN的工作原理，国外也是没有什么文章关注KASAN的原理。大家好像都在说How to use。由于本人水平有限，就根据现有的资料以及自己阅读代码揣摩其中的意思。本文章作为抛准引玉，如果有不合理的地方还请指正。
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。
Linux 内核源码 linux-4.12\mm\memblock.c#34 位置 , 定义了 struct memblock 类型的变量 , 在该结构体赋值时 , .bottom_up = false 将 bottom_up 设置为了 false , 表示内存从 高地址向下分配 ;
页 / 阶 概念参考 【Linux 内核 内存管理】伙伴分配器 ① ( 伙伴分配器引入 | 页块、阶 | 伙伴 ) 博客 ;
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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：
在内核初始化完成之后, 内存管理的责任就由伙伴系统来承担. 伙伴系统基于一种相对简单然而令人吃惊的强大算法.
今天我们开始进入《Go语言轻松系列》第二章「内存与垃圾回收」第二部分「Go语言内存管理」。
页分配器 提供了 释放 物理页的 函数 __free_pages , 该函数定义在 Linux 内核源码的 linux-4.12\mm\page_alloc.c#4083 位置 ;
Linux内核主要由 进程管理、内存管理、设备驱动、文件系统、网络协议栈 外加一个 系统调用。
也许你很少面临这一情况，但是一旦如此，你一定知道出什么错了：可用内存不足或者说内存用尽(OOM)。结果非常典型：你不能再分配内存，内核会杀掉一个任务(一般是正在运行那个)。一般半随着大量的交换读写，你可以从屏幕和磁盘动向看出来。
① 添加内存 : memblock_add 函数 , 将 内存块区域 添加到 memblock.memory 成员中 , 即 插入一块可用的物理内存 ;
1.引导内存分配器的作用因为内核里面有很多内存结构体，不可能在静态编译阶段就静态初始化所有的这些内存结构体。另外，在系统启动过程中，系统启动后的物理内存分配器本身也需要初始化，如伙伴分配器，那么伙伴分配器如何获取内存来初始化自己呢 ？为了达到这个目标，我们先实现一个满足要求的但是可能效率不高的笨家伙，引导内存分配器。用它来负责系统初始化初期的内存管理, 最重要的, 用它来初始化我们内存的数据结构, 直到我们真正的内存管理器被初始化完成并能投入使用, 我们将旧的内存管理器丢掉。
Docker长期运行导致Linux内存buff/caches占用过高，这个问题很常见，但是我们是无法控制Docker自己对pagecache的处理机制的。
memblock 分配器 中 , 内存块区域 使用 struct memblock_region 结构体进行描述 ,
我：（尴尬一下后，还好我看到过相关博客）Python垃圾回收引用计数为主、标记清除和分代回收为主。
程序中的数据和变量都会被分配到程序所在的虚拟内存中，内存空间包含两个重要区域：栈区（Stack）和堆区（Heap）。函数调用的参数、返回值以及局部变量大都会被分配到栈上，这部分内存会由编译器进行管理；不同编程语言使用不同的方法管理堆区的内存，C++ 等编程语言会由工程师主动申请和释放内存，Go 以及 Java 等编程语言会由工程师和编译器共同管理，堆中的对象由内存分配器分配并由垃圾收集器回收。
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