1 页式管理 1.1 分段机制存在的问题 分段，是指将程序所需要的内存空间大小的虚拟空间，通过映射机制映射到某个物理地址空间(映射的操作由硬件完成)。...分页机制解决了上面分段方法所存在的一个内存使用效率问题；其核心思想是系统为程序执行文件中的第x页分配了内存中的第y页，同时y页会添加到进程虚拟空间地址的映射表中(页表)，这样程序就可以通过映射访问到内存页...虚拟内存的实现需要硬件的支持，从Virtual Address到Physical Address的映射，通过一个叫MMU(Memory Mangement Unit)的部件来完成 2 分页机制支持 2.1...但是Linux并没有采用这种机制 正如前面所述，通过设置页目录项的Page Size标志启用扩展分页功能。在这种情况下，分页单元把32位线性地址分成两个字段： Directory：最高10位。...如果置为1，页目录项指的是4MB的页面，请看后面的扩展分页。 第9~11位由操作系统专用，Linux也没有做特殊之用。 ?
1 linux的分页机制 1.1 四级分页机制 前面我们提到Linux内核仅使用了较少的分段机制，但是却对分页机制的依赖性很强，其使用一种适合32位和64位结构的通用分页模型，该模型使用四级分页机制，即...1.2 不同架构的分页机制 对于不同的体系结构，Linux采用的四级页表目录的大小有所不同：对于i386而言，仅采用二级页表，即页上层目录和页中层目录长度为0；对于启用PAE的i386，采用了三级页表...1.3 为什么linux热衷：分页>分段 那么，为什么Linux是如此地热衷使用分页技术而对分段机制表现得那么地冷淡呢，因为Linux的进程处理很大程度上依赖于分页。...这就是虚拟内存机制的基本要素。 每一个进程有它自己的页全局目录和自己的页表集。...3.2 Linux中通过4级页表访问物理内存 linux中每个进程有它自己的PGD( Page Global Directory)，它是一个物理页，并包含一个pgd_t数组。
1 分页机制 在虚拟内存中，页表是个映射表的概念, 即从进程能理解的线性地址(linear address)映射到存储器上的物理地址(phisical address)....当然我们并不需要映射所有的线性地址空间(32位机器上线性地址空间为4GB), 内核通常只为进程实际使用的那些虚拟内存区请求页表来减少内存使用量. 1.3 64位系统中的分页 正常来说, 对于32位的系统两级页表已经足够了...为了同时支持适用于32位和64位的系统, Linux采用了通用的分页模型. 在Linux-2.6.10版本中, Linux采用了三级分页模型. 而从2.6.11开始普遍采用了四级分页模型....其他内容请参照博主的另外两篇博客, 我就不罗嗦了 深入理解计算机系统-之-内存寻址（五）–页式存储管理, 详细讲解了传统的页式存储管理机制 深入理解计算机系统-之-内存寻址（六）–linux中的分页机制..., 详细的讲解了Linux内核分页机制的实现机制 3 Linux分页机制的演变 3.1 Linux的页表实现 由于程序存在局部化特征, 这意味着在特定的时间内只有部分内存会被频繁访问，具体点，进程空间中的
但是，由于绝大多数硬件平台都不支持段机制，只支持分页机制，所以为了让 Linux 具有更好的可移植性，我们需要去掉段机制而只使用分页机制。...Linux为了跨平台，巧妙的绕开段机制，主要使用分页机制来寻址。...参考资料 《深入分析Linux内核源码》 在上一篇文章Linux内存寻址之分段机制中，我们了解逻辑地址通过分段机制转换为线性地址的过程。下面，我们就来看看更加重要和复杂的分页机制。...Linux中的分页机制 Linux使用了一个适合32位和64位系统的分页机制。 ?...我们虽然讨论的是Linux的分页机制，实际上我们用了大部分篇幅来讨论Intel CPU的分页机制实现。因为Linux的分页机制是建立在硬件基础之上的，不同的平台需要有不同的实现。
，线性地址基址置0： 虚拟地址：每个进程的虚拟地址空间32位操作系统为4G，其中1G内核页面，3G用户页面 （32位CPU寄存器地址） 操作系统保护模式下的，启用分页机制的地址即虚拟地址...，实模式下，虚拟地址和逻辑地址相同 物理内存划分：帧（Frame） 逻辑内存划分：页（Page） 地址总线：intel早期CPU20位（内存1M）；286的地址总线...24位（内存64M）；386的地址总线32位（内存4G） 总线：地址总线、数据总线、控制总线 2.页表的软硬件实现 页表：段寄存与页码对应表，如下page table ?...实现方式：硬件使用TLB（Translation look-aside buffer翻译后备缓冲区）+内存存储 ? 3.段表硬件结构 段表：基地址+界限寄存器（限制偏移量大小） ?...段选择符：TI=0使用GDT，TI=1使用LDT 6.页表数据结构（如：段描述符和段选择符） a.层次划分页（Hierarchical Paging） ?
因此，Linux采用了分页（paging）的方式来记录对应关系。所谓的分页，就是以更大尺寸的单位页（page）来管理内存。在Linux中，通常每页大小为4KB。...Linux把物理内存和进程空间都分割成页。 内存分页，可以极大地减少所要记录的内存对应关系。我们已经看到，以字节为单位的对应记录实在太多。...这种对应关系让上层的抽象内存和下层的物理内存分离，从而让Linux能灵活地进行内存管理。由于每个进程会有一套虚拟内存地址，那么每个进程都会有一个分页表。为了保证查询速度，分页表也会保存在内存中。...这意味着，如果使用连续分页表，很多条目都没有真正用到。因此，Linux中的分页表，采用了多层的数据结构。多层的分页表能够减少所需的空间。 我们来看一个简化的分页设计，用以说明Linux的多层分页表。...最新Linux系统中的分页表多达3层，管理的内存地址也比本章介绍的长很多。不过，多层分页表的基本原理都是相同。 综上，我们了解了内存以页为单位的管理方式。
1 今日内容(分页机制初始化) 在初始化内存的结点和内存区域之前, 内核先通过pagging_init初始化了内核的分页机制....在分页机制完成后, 才会开始初始化系统的内存数据结构(包括内存节点数据和内存区域), 并在随后初始化buddy伙伴系统来接管内存管理的工作 2 分页机制初始化 arm64架构下, 内核在start_kernel...()->setup_arch()中通过arm64_memblock_init( )完成了memblock的初始化之后, 接着通过setup_arch()->paging_init()开始初始化分页机制...虚拟内存中连续、但物理内存中不连续的内存区，可以在vmalloc区域分配。该机制通常用于用户过程，内核自身会试图尽力避免非连续的物理地址。...字符串面值, 只读变量 2.2 paging_init初始化分页机制 paging_init函数定义在arch/arm64/mm/mmu.c?
一直以来我们都是在内存分段机制下工作的，该模式下如果系统里面的应用程序过多，或者内存碎片过多无法容纳新的进程，则可能会出现进程需要等待，或无法直接运行的局面，而内存分页机制，理论上只要4KB内存就可以让程序运行下去...一直以来我们都是在内存分段机制下工作的，该模式下如果系统里面的应用程序过多，或者内存碎片过多无法容纳新的进程，则可能会出现进程需要等待，或无法直接运行的局面，而内存分页机制，理论上只要4KB内存就可以让程序运行下去...分页机制依然要建立在分段机制的基础之上，段部件依然需要工作，而分页只能在分段机制之后进行。...分页机制的思想: 通过映射，可以使连续的线性地址与任意物理内存地址相关联，逻辑上连续的线性地址其对应的物理地址可以不连续。...第二步：寄存器CR0的PG位置1 启动分页机制的开关是将控制寄存器 cr0 的 PG 位置 1，PG 位是 cr0 寄存器的最后一位（31位），将PG位置1后便进入了内存分页运行机制，段部件输出的线性地址将变为虚拟地址
因此，Linux采用了分页（paging）的方式来记录对应关系。所谓的分页，就是以更大尺寸的单位页（page）来管理内存。在Linux中，通常每页大小为4KB。...Linux把物理内存和进程空间都分割成页。 内存分页，可以极大地减少所要记录的内存对应关系。我们已经看到，以字节为单位的对应记录实在太多。...这种对应关系让上层的抽象内存和下层的物理内存分离，从而让Linux能灵活地进行内存管理。由于每个进程会有一套虚拟内存地址，那么每个进程都会有一个分页表。为了保证查询速度，分页表也会保存在内存中。...这意味着，如果使用连续分页表，很多条目都没有真正用到。因此，Linux中的分页表，采用了多层的数据结构。多层的分页表能够减少所需的空间。 我们来看一个简化的分页设计，用以说明Linux的多层分页表。...最新Linux系统中的分页表多达3层，管理的内存地址也比本章介绍的长很多。不过，多层分页表的基本原理都是相同。
今天我们来谈谈Linux的内存机制。 首先我们理一下概念 一、什么是linux的内存机制？...Linux的内存管理采取的是分页存取机制，为了保证物理内存能得到充分的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中，而将经常使用的信息保留到物理内存。...要深入了解linux内存运行机制，需要知道下面提到的几个方面： Linux系统会不时的进行页面交换操作，以保持尽可能多的空闲物理内存，即使并没有什么事情需要内存，Linux也会交换出暂时不用的内存页面...和 cached机制。...这里你可以这么理解，当我将这个buffer_pool_size设置得过大，跟操作系统内存一样大的时候，我使用mysql,会在一段时间内调用大量的数据进内存，由于linux的内存机制，再根据最近最优的原则
linux内存管理卷帙浩繁，本文只能层层递进地带你领略冰山轮廓，通过本文你将了解到以下内容： 为什么需要管理内存 linux段页管理机制 内存碎片的产生机理 为什么需要管理内存 老子的著名观点是无为而治...段页管理机制 本文并不深入地将分段管理内存和分页管理内存，因为将这些细节的优秀文章很多，感兴趣的使用搜索引擎一键即达。...段页机制也不是一蹴而就的，经历了单纯物理分段、单纯分页、单纯逻辑分段等阶段，最终演进出来了分段和分页结合的内存管理方式，段页结合获得了分段和分页的优势也避免了单一模式的弊端，是一种比较好的管理模式。...本文对于段页管理机制只想通俗地说明一些概念，段页管理机制是分段式管理和分页式管理的组合，段式管理是逻辑上的管理方式，分页管理是偏物理上的管理方式。...linux的内存管理采取的是分页存取机制，为了保证物理内存能得到充分的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中，而将经常使用的信息保留到物理内存。
由于硬盘访问速度较慢，每次内存交换都需要将大段连续的内存数据写入硬盘。因此，如果交换的是占用大量内存空间的程序，整个系统会变得卡顿。为了解决内存分段的碎片和提高内存交换效率，引入了内存分页机制。...内存分页内存分页是将整个虚拟和物理内存空间划分为固定大小的连续内存块，称为页（Page）。在Linux下，每一页的大小通常为4KB。...Linux内存管理Linux内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换。逻辑地址是程序使用的地址，而线性地址是通过段式内存管理映射的地址，也称为虚拟地址。...虚拟内存的实现方式有分段和分页，其中分页机制更为常用，采用多级页表的方式节约了内存空间。页表缓存TLB能够加快虚拟地址到物理地址的转换速度。...Linux的内存管理涉及逻辑地址和线性地址的转换，将虚拟地址空间分为内核空间和用户空间，方便进程访问内核空间内存。我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文，组队打卡瓜分大奖！
一、分页 分页即将内存划分为固定长度的单元，每个单元就是一页。对于虚拟地址空间，分页机制将地址空间分割成固定大小的单元，每个单元称为一页。...1.4 实际使用的分页机制 考虑到分页机制占用内存过多的问题，实际的分页机制是多级分页。...当然额外的内存访问本身是分页机制相对分段机制的缺陷，一级页表映射也存在这样的缺陷，只是多级页表映射将这个缺点再次放大。...大页表的好处： 省内存：可以解决分页机制占用内存的问题，取得和多级页表一样节省内存的效果； 对TLB友好：大页表意味着地址转换时需要更少的页表映射表项，页表映射表项少了意味着TLB缓存的表项少，这样就提高了...set_pgd(pgdp, pgd) 向PGD写入指定的值 set_p4d(p4dp, p4d) 向P4D写入指定的值 分页机制与CPU体系架构强相关，因此分析Linux Kernel分页时还是需要根据体系架构分析
对于不同的体系结构，Linux采用的四级页表目录的大小有所不同：对于i386而言，仅采用二级页表，即页上层目录和页中层目录长度为0；对于启用PAE的i386，采用了三级页表，即页上层目录长度为0；对于...从本质上说Linux通过使“页上级目录”位和“页中间目录”位全为0，彻底取消了页上级目录和页中间目录字段。...Linux 的页全局目录对应80x86 的页目录指针表（PDPT），取消了页上级目录，页中间目录对应80x86的页目录，Linux的页表对应80x86的页表。...最终，64位系统使用三级还是四级分页取决于硬件对线性地址的位的划分。
关于连续内存分配 连续内存分配(contiguous memeory allocation) 固定分区分配 动态分区分配 纯分页（pure paging) 纯分段（pure segmentation)...分页与分段相比 分段只需为每段分配两个寄存器大小的空间，记录基址和段长，而分页需要为每页记录逻辑地址到物理地址的映射。
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