综合上面各种缺点，虚拟内存出现了。 2. 虚拟内存概览 虚拟内存的基本思想是：每个程序拥有独立的地址空间（也就是虚拟内存地址，或者称作虚拟地址），互不干扰。...3.虚拟内存实现 1.虚拟内存大小 一般是和 CPU 字长相关，比如 32 位对应的虚拟地址空间大小为：0 ~ 2^31。 2....sbrk 将 brk 指针向后移动指定字节，返回依赖于系统实现，或者返回移动前的 brk 位置，或者返回移动后的 brk 位置。下面使用 sbrk 实现一个巨简单的 malloc。...return p; } } 3. mmap linux 系统调用 mmap 将一个文件或者其它对象映射进内存。...5. ptmalloc Malloc实现原理： 因为brk、sbrk、mmap都属于系统调用，若每次申请内存，都调用这三个，那么每次都会产生系统调用，影响性能；其次，这样申请的内存容易产生碎片，因为堆是从低地址到高地址
Linux的内存管理分为 虚拟内存管理 和 物理内存管理，本文主要介绍 虚拟内存管理 的原理和实现。在介绍 虚拟内存管理 前，首先介绍一下 x86 CPU 内存寻址的具体过程。...由于Linux主要使用分页机制，所以下面重点介绍一下分页机制的原理。...虚拟内存地址管理 应用程序使用 malloc() 函数向Linux内核申请内存时，Linux内核会返回可用的虚拟内存地址给应用程序。...每个进程都可以使用4GB的虚拟内存地址，所以Linux内核需要为每个进程管理这4GB的虚拟内存地址。例如记录哪些虚拟内存地址是空闲的可以分配的，哪些虚拟内存地址已经被占用了。...为了加速查找虚拟内存区，Linux内核还为 vm_area_struct 结构构建了一个 AVL树（新版本为红黑树），有兴趣的可以查阅源码或相关资料。
摘要--本文旨在深入探讨Linux操作系统的虚拟内存管理机制。我们将从基本概念开始，逐步深入到内核级别的实现细节。为了达到这个目标，本文将结合理论讨论和实际的代码分析。...此外，虚拟内存还允许物理内存的超量使用，即所谓的“内存过量承诺”，这使得我们可以运行比物理内存还要大的程序。Linux操作系统采用了一种称为“分页”的技术来实现虚拟内存。...二、Linux虚拟内存管理的实现在Linux内核中，虚拟内存的管理主要涉及以下几个部分：页表管理、页面分配与回收、页面置换算法以及内存映射。1....具体的实现细节可以在mm/mmap.c文件中找到。三、代码分析为了更深入地理解Linux虚拟内存管理的实现，让我们来看一个简单的例子：一个创建新的内存映射的系统调用。...这个过程的代码实现非常复杂，因为它涉及到很多底层的细节和边界条件。但是，通过仔细阅读代码和注释，我们可以对Linux虚拟内存管理的实现有一个更深入的理解。
在我们自己的购买的服务器环境中，一般是买的1g的内存，但是当服务器里面的东西装的比较多的时候就会导致内存不够用了,这个时候可以通过增加虚拟内存来夸大内存容量。...Linux设置虚拟内存 交换技术 交换（Swapping）技术它的主要特点是：打破了一个程序一旦进入内存，就一直驻留在内存直到运行结束的限制。...部分交换广泛应用于现代操作系统中，是实现虚拟存储器的基础。 我们这里所说的交换是指进程交换，为了实现进程交换，操作系统需要解决以下两个问题。 对换空间的管理。...《操作系统原理》 介绍 在我们自己的购买的服务器环境中，一般是买的1g的内存，但是当服务器里面的东西装的比较多的时候就会导致内存不够用了 创建swap文件 进入/usr目录 [root@localhost...cache: 326 654 Swap: 4095 0 4095 [root@localhost swap]# 设置开机自动启用虚拟内存
本文全面而深入地剖析了虚拟内存的工作原理，帮助读者快速而深刻地理解这个重要的概念。...虚拟内存和高速缓存 前面在分析虚拟内存的工作原理之时，谈到页表的存储位置，为了简化处理，都是默认把主存和高速缓存放在一起，而实际上更详细的流程应该是如下的原理图： 如果一台计算机同时配备了虚拟内存技术和...加速翻译&优化页表 经过前面的剖析，相信读者们已经了解了虚拟内存及其分页&地址翻译的基础和原理。...二级页表中的每一个 PTE 都负责映射到一个 4KB 的虚拟内存页面，和单页表的原理是一样的。...倒排页表 另一种针对页式虚拟内存管理大页表问题的解决方案是倒排页表（Inverted Page Table，简称 IPT）。倒排页表的原理和搜索引擎的倒排索引相似，都是通过反转映射过程来实现。
虚拟内存可以用来管理物理内存，进程直接和虚拟内存进行打交道而不是物理内存，为什么这样设计？ 什么是虚拟内存？...在其中使用的就是局部性原理，当操作系统访问未被缓存的页，就会发生缺页中断，操作系统需要将磁盘上未被缓存的虚拟页加载到物理内存中。...而另一个概念虚拟存储器，也是使用局部性原理，将程序部分载入内存，这样的情况下4G内存，可以运行比4G大的程序，看起来内存大了，实际是部分程序还在磁盘中。...内存管理 进程最终都需要访问到具体的物理地址，而不是虚拟内存提供的逻辑地址，其中会经过一层层转换，主要是通过MMU和TLB实现。...目前linux系统，采用四层页表结构页表结构，每个9位，最低12位作为偏移量。
一、虚拟内存的概念 虚拟内存是现代操作系统为了有效管理内存资源、提高内存利用率以及实现多任务处理等目的而引入的一种重要的内存管理机制。...四、页表 虚拟内存和物理内存都被划分成固定大小的单元，在 Linux 中通常是 4KB 大小的页（Page）和页框（Page Frame）。虚拟内存以页为单位进行管理，物理内存以页框为单位进行管理。...在 Linux 操作系统中，task_struct是一个极为重要的结构体，它用于表示一个进程的所有信息，是进程在内核中的抽象表示。...1、物理内存映射 MMU 的映射作用：MMU 的核心功能之一就是实现虚拟内存到物理内存的映射。它通过维护页表（Page Table）来完成这种映射关系。...3、内存访问保护 保护机制原理：MMU 除了进行地址转换外，还提供了重要的内存访问保护功能。它通过设置不同的权限位来区分不同类型的内存访问，比如可读、可写、可执行等权限。
前言 ---- 前不久组内又有一次我比较期待的分享：”Linux 的虚拟内存”。...内核设计与实现》，而且去年自己用 C 写简单的服务器时，也追根究底了解了更多的系统底层知识。...安全：由于进程访问内存时，都要通过页表来寻址，操作系统在页表的各个项目上添加各种访问权限标识位，就可以实现内存的权限控制。 数据共享 通过虚拟内存更容易实现内存和数据的共享。...常用管理命令 ---- 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...本文只讲了些基本原理，略过了很多细节，比如虚拟内存寻址中段寄存器的使用，操作系统使用虚拟内存增强缓存、缓冲区的应用等，有机会单独拿出来说。
前不久组内又有一次我比较期待的分享：“Linux 的虚拟内存”。是某天晚上加班时，我们讨论虚拟内存的概念时，leader 发现几位同事对虚拟内存认识不清后，特意给这位同学挑选的主题。...内核设计与实现》，而且去年自己用 C 写简单的服务器时，也追根究底了解了更多的系统底层知识。...安全：由于进程访问内存时，都要通过页表来寻址，操作系统在页表的各个项目上添加各种访问权限标识位，就可以实现内存的权限控制。 数据共享 通过虚拟内存更容易实现内存和数据的共享。...常用管理命令 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...本文只讲了些基本原理，略过了很多细节，比如虚拟内存寻址中段寄存器的使用，操作系统使用虚拟内存增强缓存、缓冲区的应用等，有机会单独拿出来说。
文章目录 1.epoll 的用法 2.epoll 的创建 3.epoll 对象结构 4.向 epoll 添加文件描述符 5.阻塞和唤醒进程 6.小结 参考文献 epoll 是 Linux 平台下的一种特有的...IO 多路复用的实现方式，与传统的 select/poll 相比，epoll 在性能上有很大的提升。...本文主要讲解 epoll 的实现原理。 1.epoll 的用法 先复习下 epoll 的用法。...epoll_create() 函数创建一个 epoll 的文件描述符，epoll_create() 函数原型如下： int epoll_create(int size); 参数 size 是由于历史原因遗留下来的，自 Linux...---- 参考文献 epoll_create(2) - Linux manual page - man7.org linux内核Epoll 实现原理 Linux source code (v6.0)
有特别的权利:能与设备控制器通讯，控制着用户区域进程的运行状态等等，最重要的是，所有I/O都直接或间接的通过内核空间 2.普通IO操作 了解了用户空间和内核空间的概念和作用后我们来看下普通IO的执行原理...也就是有两次的文件复制，为了提升I/O效率和处理能力，操作系统采用虚拟内存的机制。虚拟内存意为使用虚假（或虚拟）地址取代物理（硬件RAM）内存地址。...虚拟内存空间可大于实际可用的硬件内存 ? 这样做的好处是省去了内核与用户空间的往来拷贝。...3.2 虚拟内存空间可大于实际可用的硬件内存 当用户程序访问内存地址时，一般的操作如下：首先虚拟内存系统会到物理内存去查找该虚拟地址是否存在。...当 CPU 引用某内存地址时，MMU负责确定该地址所在页（往往通过对地址值进行移位或屏蔽位操作实现），并将虚拟页号转换为物理页号（这一步由硬件完成，速度极快）。
Linux虚拟内存地址空间 为了防止不同进程同一时刻在物理内存中运行而对物理内存的争夺和践踏，采用了虚拟内存。 虚拟内存技术使得不同进程在运行过程中，它所看到的是自己独自占有了当前系统的4G内存。...事实上，在每个进程创建加载时，内核只是为进程“创建”了虚拟内存的布局，具体就是初始化进程控制表中内存相关的链表，实际上并不立即就把虚拟内存对应位置的程序数据和代码（比如.text .data段）拷贝到物理内存中...还有进程运行过程中，要动态分配内存，比如malloc时，也只是分配了虚拟内存，即为这块虚拟内存对应的页表项做相应设置，当进程真正访问到此数据时，才引发缺页异常。...请求分页系统、请求分段系统和请求段页式系统都是针对虚拟内存的，通过请求实现内存与外存的信息置换。 虚拟内存的好处： 扩大地址空间； 内存保护：每个进程运行在各自的虚拟内存地址空间，互相不能干扰对方。...当进程通信时，可采用虚存共享的方式实现。
虚拟内存是将硬盘规划出一个区间用来读取数据的空间，建立虚拟内存可以提高服务器的运行效率。...目前，大多数服务器操作系统都使用了虚拟内存，Windows系统一般称为“虚拟内存”;而Linux称作“交换空间”。 这里主要讲解Linux系统如何建立虚拟内存。...Linux系统建立虚拟内存，一般通过建立swap file完成。先建立swap这个装置或是档案后，将他格式化为swap格式，最后将他挂载到系统上即可。...方法如下： 一、 建立虚拟内存装置 直接再加一颗硬盘，并且将其中的某个分区规划为swap 的文件系统 1、(1) fdisk /dev/hd[a-d] (2) 将该分区的ID改为82 ，...1-16] 将上面1中的分区格式化为swap的档案格式 3、swapon /dev/hd[a-d][1-16] 启动swap ,顺便说一下 关掉swap的命令为swapoff 二、建立虚拟内存档案
T 状态意味着：(TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态，接下来就可以通过 GDB 实现各种调试的操作了。...我们这次也要实现类似的效果，不过只是一个超简化版本，只考虑：在指定的位置暂停，获得进程的控制权。...实现思路 实现的思路非常简单 1. 先确定我们要断点的地址 在 GDB 中，我们是习惯对 行号 或者 函数名 直接设置断点，行号相对来说比较复杂，我们先展示 函数名 的。...在 Linux 环境下编译出来的可执行文件都是遵循 ELF 格式，如果没有特殊处理，它会保留比较完整的 符号表。 就拿开头的程序来当例子，可以通过 readelf -s a.out 查看： ?.../trace_test 22346 # 本文开头的进程 总结 关于断点的原理网上有很多文章提到，但比较多也是蜻蜓点水一笔带过，意犹未尽，干脆直接用最浅显的例子降低大家练手 成本！
今天给大家分享Linux虚拟内存相关的知识，希望的对大家能有所帮助！ 1、虚拟内存 毋庸置疑，虚拟内存是操作系统中最重要的概念之一。我想主要是由于内存的重要”战略地位”。...安全：由于进程访问内存时，都要通过页表来寻址，操作系统在页表的各个项目上添加各种访问权限标识位，就可以实现内存的权限控制。 6、数据共享 通过虚拟内存更容易实现内存和数据的共享。...此外，Java 读取的文件也会被映射为虚拟内存，在虚拟机默认配置下 Java 每个线程栈会占用 1M 的虚拟内存。具体可以查看 为什么linux下多线程程序如此消耗虚拟内存。...8.4 常用管理命令 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...本文只讲了些基本原理，略过了很多细节，比如虚拟内存寻址中段寄存器的使用，操作系统使用虚拟内存增强缓存、缓冲区的应用等，有机会单独拿出来说。
之后进行内存分配时，都以页为单位，那么虚拟内存页对应物理内存页的映射表就大大减小了，4G 内存，只需要 8M 的映射表即可，一些进程没有使用到的虚拟内存，也并不需要保存映射关系，而且Linux 还为大内存设计了多级页表...安全：由于进程访问内存时，都要通过页表来寻址，操作系统在页表的各个项目上添加各种访问权限标识位，就可以实现内存的权限控制。 数据共享 通过虚拟内存更容易实现内存和数据的共享。...此外，Java 读取的文件也会被映射为虚拟内存，在虚拟机默认配置下 Java 每个线程栈会占用 1M 的虚拟内存。具体可以查看 为什么linux下多线程程序如此消耗虚拟内存。...常用管理命令 我们也可以自己来管理 Linux 的虚拟内存。...本文只讲了些基本原理，略过了很多细节，比如虚拟内存寻址中段寄存器的使用，操作系统使用虚拟内存增强缓存、缓冲区的应用等，有机会单独拿出来说。
因此，需要深入学习 Linux 的虚拟内存管理方面的内容来解释这个现象。...Linux 的虚拟内存管理有几个关键概念： 每个进程有独立的虚拟地址空间，进程访问的虚拟地址并不是真正的物理地址 虚拟地址可通过每个进程上页表与物理地址进行映射，获得真正物理地址 如果虚拟地址对应物理地址不在物理内存中...基于以上认识，这篇文章通过本人以前对虚拟内存管理的疑惑由浅入深整理了以下十个问题，并通过例子和系统命令尝试进行解答。 Linux 虚拟地址空间如何分布？ 32 位和 64 位有何不同？...除了 glibc 的 malloc/free ，还有其他第三方实现吗？ 一.Linux 虚拟地址空间如何分布？ 32 位和 64 位有何不同？...这也是 Linux 虚拟内存管理的核心概念之一。 四. 如何查看进程虚拟地址空间的使用情况？ 进程地址空间被分为了代码段、数据段、堆、文件映射区域、栈等区域，那怎么查询这些虚拟地址空间的使用情况呢？
接上篇：十问 Linux 虚拟内存管理 ( 一 ) 五. free 的内存真的释放了吗（还给 OS ） ? 前面所有例子都有一个很严重的问题，就是分配的内存都没有释放，即导致内存泄露。...除了 glibc 的 malloc/free ，还有其他第三方实现吗？...其实，很多人开始诟病 glibc 内存管理的实现，就是在高并发性能低下和内存碎片化问题都比较严重，因此，陆续出现一些第三方工具来替换 glibc 的实现，最著名的当属 google 的 tcmalloc...然而，以上主要介绍了 glibc 虚拟内存管理主要内容，事实上，在并发情况下， glibc 的虚存管理会更加复杂，碎片情况也可能更严重，这将在另一篇再做介绍。...https://en.wikipedia.org/wiki/X86-64#Canonical_form_addresses https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux
直接I/O 实现 当调用 open() 系统调用时，在 flags 参数指定 O_DIRECT 标志即可使用 直接I/O。我们从 虚拟文件系统 开始跟踪 Linux 对 直接I/O 的处理过程。...当调用 open() 系统调用时，会触发调用 sys_open() 系统调用，我们先来看看 sys_open() 函数的实现： asmlinkage long sys_open(const char *...iosize = count; if (iosize > chunk_size) iosize = chunk_size; // 为用户虚拟内存空间申请物理内存页...blocksize); ... } ... } generic_file_direct_IO() 函数主要的处理有两部分： 调用 map_user_kiobuf() 函数为用户虚拟内存空间申请物理内存页...direct_IO() 函数，而 ext2_direct_IO() 函数只是简单的封装了 generic_direct_IO() 函数，所以我们来分析下 generic_direct_IO() 函数的实现
可以通过调用 init_waitqueue_head() 函数来初始化 wait_queue_head_t 结构，其实现如下： void init_waitqueue_head(wait_queue_head_t...可以通过调用 init_waitqueue_entry() 函数来初始化 wait_queue_t 结构变量，其实现如下： static inline void init_waitqueue_entry...private = NULL; q->func = func; } 初始化完 wait_queue_t 结构变量后，可以通过调用 add_wait_queue() 函数把等待进程添加到等待队列，其实现如下...*head, wait_queue_t *new) { list_add(&new->task_list, &head->task_list); } add_wait_queue() 函数的实现很简单...wake_up() 最终会调用 __wake_up_common()，其实现如下： static void __wake_up_common(wait_queue_head_t *q, unsigned
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