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Windows内核中的内存管理

内存管理的要点 内核内存是在虚拟地址空间的高2GB位置，且由所有进程所共享，进程进行切换时改变的只是进程的用户分区的内存 驱动程序就像一个特殊的DLL，这个DLL被加载到内核的地址空间中，DriverEntry...//函数体 } 其中PAGED_CODE是一个WDK中提供的一个宏，只在debug版本中生效，用于判断当前的中断请求级别，当级别高于DISPATCH_LEVEL(包含这个级别)时会产生一个断言 内核中的堆申请函数...，即出现大量小块的不连续的内存片段，这个时候即使内存仍有剩余，但是我们也申请不了内存，一般在操作系统空闲的时候会进行内存整理，将空洞内存进行合并，如果驱动需要频繁的从内存中申请释放相同大小的内存块，DDK...，如果申请的内存过多，lookaside结构中的内存不够时，他会自动向操作系统申请更多的内存，如果lookaside内部有大量未使用的内存时，他会自动释放一部分，总之它是一个智能的自动调整内存大小的一个容器...在内核中，对于内存的读写要相当的谨慎，稍不注意就可能产生一个新漏洞或者造成系统的蓝屏崩溃，有时在读写内存前需要判断该内存是否合法可供读写，DDK提供了两个函数来判断内存是否可读可写 VOID ProbeForRead

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详解Linux内核内存管理架构

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。...内存管理硬件架构 因为内存管理是内核最为核心的一个功能，针对内存管理性能优化，除了软件优化，硬件架构也做了很多的优化设计。下图是一个目前主流处理器上的存储器层次结构设计方案。 ?...直接内存动态分配地址空间：因为访问效率等原因，内核对内存采用简单的线性映射，但是因为32位CPU的寻址能力（4G大小）和内核地址空间起始的设置（3G开始），会导致内核的地址空间资源不足，当内存大于1GB...内存管理软件架构 内核内存管理的核心工作就是内存的分配回收管理，其内部分为2个体系：页管理和对象管理。

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ① ( 内存管理架构组成 | 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 | Linux 内核架构层次 | Linux 系统调用接口 )

    文章目录 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU 硬件 ) 二、Linux 内核架构层次 三、Linux 系统调用接口 一、内存管理架构组成 ( 用户空间 | 内核空间 | MMU...; ③ 硬件 : 硬件主要是指 处理器 中的 " 内存管理单元 “ , 该 内存管理单元 主要作用是 将 ” 虚拟内存地址 " 转为 " 物理内存地址 " ; " 内存管理单元 " , 英文名称是 "...组成 ; 层次架构如下 : Linux 内核 需要 " 管理硬件 " , 如 : CPU 处理器 , 内存 , I/O 设备 , 网络设备 等 ; Linux 内核 还需要 向上层的 " 应用程序...中的如下功能 : ① 进程调度 : 内核 调用 CPU 处理器 实现 进程调度 ; ② 内存管理 : 内核 调用 物理内存 实现 内存管理 ; ③ IPC 跨进程通信 ④ VFS 虚拟文件系统...⑤ 网络管理 : 内核 调用 网络接口 , 实现 网络管理 ; " 设备管理 " 对用户是透明的 , 用户不直到 Linux 内核是如何管理设备的 , 系统调用接口没有关于 " 设备管理 " 的调用接口

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ② ( 用户空间内存管理 | malloc | ptmalloc | 内核空间内存管理 | sys_brk | sys_mmap | sys_munmap)

    文章目录 一、用户空间内存管理 ( malloc / free / ptmalloc / jemalloc / tcmalloc ) 二、内核空间内存管理 1、内核内存管理系统调用 ( sys_brk...函数提供 内存操作接口 ; glibc 库提供的 ptmalloc 函数 的原理是 , 调用 Linux 内核 提供的 brk / mmap 系统调用接口 , 以 " 内存页 “ 为单位 , 申请内存..., 然后将申请的内存 分成 ” 内存块 “ 分配给 用户空间 的 ” 应用程序 " 二、内核空间内存管理 ---- 1、内核内存管理系统调用 ( sys_brk | sys_mmap | sys_munmap...) 在 " 内核空间 " 中 , 调用 Linux 内核中的 sys_brk / sys_mmap / sys_munmap 函数 , 管理 " 堆内存 " ; sys_brk 通过修改 堆内存 的..., 虚拟内存管理 从 ” 进程虚拟地址空间 “ 分配 / 释放 ” 虚拟内存页 " ; 2、sys_brk、sys_mmap 系统调用 可参考 【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理

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    【Linux 内核 内存管理】Linux 内核内存布局 ③ ( Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 | 统计输出 vmalloc 分配的内存 )

    文章目录 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 ---- Linux 内核 " 动态分配内存 "...是通过 " 系统接口 " 实现的 , 下面介绍几个重要的 接口函数 ; ① 以 " 页 " 为单位分配内存 : alloc_pages , __get_free_page ; ② 以 " 字节 " 为单位分配..." 虚拟地址连续的内存块 " : vmalloc ; ③ 以 " 字节 " 为单位分配 " 物理地址连续的内存块 " : kmalloc ; 注意 该 " 物理地址连续的内存块 " 是以 Slab 为中心的...; 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 ---- 执行 grep vmalloc /proc/vmallocinfo 命令 , 可以统计输出 通过 vmalloc 函数分配的 " 虚拟地址连续的内存块

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    Linux内核内存管理与漏洞利用

    前言 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。...使用Buddy算法的的应用有很多，其中Linux内核就是一个，此外jemalloc也是使用Buddy技术的一个现代内存分配器。 Linux内核中的伙伴系统块大小为一页，通常是4096字节。...【文章福利】【Linux内核内存管理专题训练营】火热开营！！...最新Linux内核技术详解 独家Linux内核内存管理干货分享 入营地址：inux内核内存管理专题训练营 两天持续技术输出： -------------------- 第一天： 1.物理内存映射及空间划分...其中partial是Linux内核中可插拔式通用双链表结构，使用内核中双链表的接口进行操作。nr_partial表示partial双链表中的元素个数，即slab的个数。

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理系统调用 ④ ( 代码示例 | mmap 创建内存映射 | munmap 删除内存映射 )

    文章目录 一、mmap 创建内存映射代码示例 1、fopen 打开或创建文件 2、lseek 设置文件大小 3、mmap 函数使用 4、munmap 删除内存映射 二、完整代码示例 一、mmap 创建内存映射代码示例..., 该内存页的内容可以 读取 写入 MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间 fd : 文件描述符 , 被映射的文件 0 : 被映射文件的偏移量 , 从文件的哪个字节位置开始映射...// PROT_READ | PROT_WRITE : 内存保护的标志位 , 该内存页的内容可以 读取 写入 // MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间..., 该内存页的内容可以 读取 写入 // MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间 // fd : 文件描述符 , 被映射的文件 //..., 该内存是文件映射内存 // 拷贝内存的同时 , 也会修改文件内容 memcpy((*(p_student + i)).name, &name_char, 1);

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    从进入内核态看内存管理

    大家好，我是坤哥 知乎上搜到一个比较有意思的话题：如何理解「进入内核态」，要回答好这个问题需要对内存管理及程序的运行机制有比较深刻的了解，比如你需要了解内存的分段，分页，中断，特权级等机制，信息量比较大...）时，它处于用户态，只能执行普通的 CPU 指令 ，当 CPU 运行于内核空间（执行内核空间的指令）时，它处于内核态，可以执行清内存，置时钟，读写文件等特权指令，那怎么区分 CPU 是在用户态还是内核态呢...-虚拟空间与实际物理内存的映射 但段式内存管理缺点也很明显：内存碎片可能很大，举个例子 如上图示，连续加载了三个程序到内存中，如果把 Chrome 关闭了，此时内存中有两段 128 M的空闲内存，但如果此时要加载一个...都得兼容老的指令，所背的历史包袱越来越重，但对程序来说能运行肯定比重新开发好，所以既然早期的 CPU 支持段，那么自从 80386 开始的所有 CPU 也都得支持段，而分页反而是可选的，也就意味着这些 CPU 的内存管理都是段页式管理...，逻辑地址要先经过段式管理单元转成线性地址（也称虚拟地址），然后再经过页式管理单元转成物理内存，如下 分页是可选项 在 Linux 中，虽然也是段页式内存管理，但它统一把 CS，DS，SS，ES 的段基址设置为了

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ④ ( 内存分配系统调用过程 | 用户层 malloc free | 系统调用层 brk mmap | 内核层 kmalloc | 内存管理流程 )

    文章目录 一、内存分配系统调用过程 ( 用户层 | 系统调用 | 内核层 ) 二、内存管理流程 一、内存分配系统调用过程 ( 用户层 | 系统调用 | 内核层 ) ---- " 堆内存 " 动态分配 的...函数之间的 桥梁 ; ③ 内核层调用 : 内核与用户层接口 的 内存管理函数 调用 " Linux 内核 " 中的 kmalloc vmalloc 函数 ; C 语言中使用 malloc free 等函数分配堆内存..., C++ 中使用的 new delete 关键字管理内存 , 其本质还是调用 malloc free 函数实现的内存管理 ; 二、内存管理流程 ---- 内存管理流程 : ① 用户层 ( 用户空间...函数用于分配内存 , munmap 函数用于回收内存 ; 可参考 【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理 ② ( 动态分配堆内存方式 | brk 系统调用 | mmap 系统调用 |...则该空间就是 ” 匿名空间 " , 可作为 " 堆内存 " 使用 ; ③ 内核层 ( 内核空间 ) 内存管理 : 在 Linux 内核中 , 通过 kmalloc vmalloc __get_free_pages

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    【Linux 内核 内存管理】内存管理系统调用 ⑤ ( 代码示例 | 多进程共享 mmap 内存映射示例 )

    文章目录 一、进程一描述 二、进程二描述 三、mmap 进程共享内存展示 一、进程一描述 ---- 在上一篇博客 【Linux 内核 内存管理】内存管理系统调用 ④ ( 代码示例 | mmap 创建内存映射...| munmap 删除内存映射 ) 中 , 完成了 进程一 的程序 , 在该进程中 , 创建并打开文件 , 为该文件设置大小 , 使用 mmap 创建 " 文件映射 " , 并通过直接访问内存的方式..., 运行 进程二 , 在 进程二中 , 创建相同文件的 mmap " 文件映射 " , 读取在 进程一 中写入的文件内容 ; 二、进程二描述 ---- 进程二 的源码 , 与上一篇博客 【Linux 内核...内存管理】内存管理系统调用 ④ ( 代码示例 | mmap 创建内存映射 | munmap 删除内存映射 ) 中 进程一 源码类似 , 只是将写入 mmap 文件映射 数据 , 修改为 读取 该 文件映射..., 该内存页的内容可以 读取 写入 // MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间 // fd : 文件描述符 , 被映射的文件 //

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    Linux内核设备驱动之内存管理笔记整理

    /********************** * linux的内存管理 **********************/ 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。 (1)各种地址 对于x86处理器，需要区分以下三种地址： *逻辑地址(logical address) 只有x86支持。...(1)内核中的内存管理 内核把物理页作为内存管理的基本单位。这主要是因为内存管理单元(MMU)是以页为单位进行虚拟地址和物理地址转换的，从虚拟内存的角度来看，页就是最小单位。...结构的目的再于描述物理内存本身，而不是其中的数据。 内核根据page结构来管理系统中所有的页，内核通过page可以知道一个页是否空闲(也就是页有没有被分配)。...(2)页分配 内核是使用页进行内存管理的，因此，我们在内核中也可以要求系统以页为单位给我们分配内存。当然，以页为单位分配可能造成内存浪费，因此，只有在我们确定需要整页内存时才调用他们。

    1.7K20

    高端内存映射之kmap持久内核映射--Linux内存管理(二十)

    1 高端内存与内核映射 尽管vmalloc函数族可用于从高端内存域向内核映射页帧(这些在内核空间中通常是无法直接看到的), 但这并不是这些函数的实际用途....内核通常会成功，因为大部分大的内存块都在启动时分配给内核，那时内存的碎片尚不严重。但在已经运行了很长时间的系统上, 在内核需要物理内存时, 就可能出现可用空间不连续的情况....总之，内核的高端线性地址是为了访问内核固定映射以外的内存资源。进程在使用内存时，触发缺页异常，具体将哪些物理页映射给用户进程是内核考虑的事情. 在用户空间中没有高端内存这个概念....即内核对于低端内存, 不需要特殊的映射机制, 使用直接映射即可以访问普通内存区域, 而对于高端内存区域, 内核可以采用三种不同的机制将页框映射到高端内存 : 分别叫做永久内核映射、临时内核映射以及非连续内存分配...如果内存区域在普通内存区, 则内核并没有通过kmap_high对其建立持久的内核映射, 当然也无需用kunmap_high释放 如果内存区域在高端内存区, 则内核通过kunmap_high释放该内存空间

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    Liunux内核内存管理之虚拟地址空间

    关于虚拟4G内存的描述和解析： 一个进程用到的虚拟地址是由内存区域表来管理的，实际用不了4G。而用到的内存区域，会通过页表映射到物理内存。...内核用的是3G以上的1G虚拟内存地址，其中896M是直接映射到物理地址的，128M按需映射896M以上的所谓高位内存。各进程使用的是同一个内核。 首先要分清“可以寻址”和“实际使用”的区别。...如果物理内存小，内核能使用（分配）的可用内存也小。...进程的虚拟地址空间分为用户区(03G)和内核区(34G), 其中内核区是受保护的, 用户是不能够对其进行读写操作的； 内核区对于所有进程是共享的；系统中所有进程对应的虚拟地址空间的内核区都会映射到同一块物理内存上...命令行参数：存储进程执行的时候传递给 main() 函数的参数，argc，argv []，env[] 环境变量: 存储和进行相关的环境变量，比如：工作路径，进程所有者等信息 内存管理单元MMU MMU位于

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    Linux内核内存管理算法Buddy和Slab

    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...为了避免出现这种情况，Linux内核中引入了伙伴系统算法(Buddy system)。...这也是Buddy算法管理空闲页表的本质。 空闲内存的信息我们可以通过以下命令获取： ?...当然这对应用程序是不影响的(前面我们讲过用页表可以把不连续的物理地址在虚拟地址上连续起来)，但是内核态就没有办法获取大块连续的内存（比如DMA, Camera, GPU都需要大块物理地址连续的内存）。...而当驱动需要使用时，就将进程占用的内存通过回收或者迁移的方式将之前占用的预留内存腾出来，供驱动使用。 Slab 在Linux中，伙伴系统（buddy system）是以页为单位管理和分配内存。

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    Linux内核内存管理算法Buddy和Slab

    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...为了避免出现这种情况，Linux内核中引入了伙伴系统算法(Buddy system)。...这也是Buddy算法管理空闲页表的本质。 空闲内存的信息我们可以通过以下命令获取： ?...当然这对应用程序是不影响的(前面我们讲过用页表可以把不连续的物理地址在虚拟地址上连续起来)，但是内核态就没有办法获取大块连续的内存（比如DMA, Camera, GPU都需要大块物理地址连续的内存）。...而当驱动需要使用时，就将进程占用的内存通过回收或者迁移的方式将之前占用的预留内存腾出来，供驱动使用。 Slab 在Linux中，伙伴系统（buddy system）是以页为单位管理和分配内存。

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    【Linux 内核】Linux 内核体系架构 ( 进程调度 | 内存管理 | 中断管理 | 设备管理 | 文件系统 )

    文章目录 一、进程调度 二、内存管理 三、中断管理 四、设备管理 五、文件系统 一、进程调度 ---- 进程调度 : 进程 是 系统中 进行 资源分配 的 基本单位 ; 每个进程 在 运行时 , 都 感觉自己占有...包括 进程创建 , 销毁 , 线程组管理 , 内核线程管理 , 队列等待 ; 进程调度 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 二、内存管理 ---- 内存管理 涉及到 物理内存管理...和 虚拟内存管理 , 是 Linux 内核中 最复杂的模块 ; 虚拟内存管理 包括 : 反向映射 , KSM , MMAP 映射 , 缺页中断 , 共享内存 , 进程虚拟地址空间管理 , 页面回收 ;...物理内存管理 包括 : 页面分配器 等 ; 内存管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 三、中断管理 ---- 中断管理 包括 : 处理器异常处理 , 中断处理 ; 异常指的是...处理器执行时 , 检测 异常条件 , 处理器需要停止当前执行的栈 , 处理异常 ; 中断管理 位于 下图 Linux 内核整体架构图 中的 内核空间 ; 四、设备管理 ---- Linux 内核 支持的外设类型

    1.9K30

    【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理 ② ( 动态分配堆内存方式 | brk 系统调用 | mmap 系统调用 | brk 系统调用源码介绍 )

    文章目录 一、Linux 系统 动态分配堆内存 方式 二、brk 系统调用 动态分配堆内存 一、Linux 系统 动态分配堆内存 方式 ---- Linux 系统中 , 提供了 2 种方式 进行 "...动态分配堆内存 " 操作 ; ① brk 系统调用 : 该方式本质是 设置 " 进程数据段 “ 的 结束地址 , 将该 ” 结束地址 " 向 高或低 移动 , 实现堆内存的 扩张或收缩 ; ② mmap...系统调用 : 向 Linux 操作系统 申请 " 虚拟地址空间 " 内存 , 并且将某个文件 " 映射 “ 到该申请的内存中 ; 如果 不需要映射文件 到该空间中 , 则该空间就是 ” 匿名空间 "..., 可作为 " 堆内存 " 使用 ; 二、brk 系统调用 动态分配堆内存 ---- " brk 系统调用 “ 可以指定 ” 堆内存 “ 在 ” 虚拟内存空间 “ 的 ” 结束地址 " ; 如果要 "...扩张 " 堆内存 , 可以将 结束地址 " 大于当前值 " , 如果要 " 收缩 " 堆内存 , 可以将 结束地址 " 小于当前值 " ; brk 系统调用 源码在 Linux 源码中的 linux-5.6.18

    5.1K20

    【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理 ① ( 堆内存管理 | 内存描述符 mm_struct 结构体 | mm_struct 结构体中的 start_brk、brk 成员 )

    文章目录 一、堆内存管理 二、内存描述符 mm_struct 结构体 三、mm_struct 结构体中的 start_brk、brk 成员 一、堆内存管理 ---- Linux 操作系统中的 " 堆内存...“ 是通过 malloc 等函数 ” 动态分配 " 的 内存区域 ; " 堆内存 “ 是 ” 连续的 “ 内存区域 , 其 " 生长方向 " 是 ” 自下而上 " 生长 ; " 堆内存 " 的管理 由...Linux 内核实现 , 开发者 不知道 堆的管理细节 , 只通过 " 系统调用 " 调用相关函数 ; " brk 系统调用 " 负责 扩展 和 收缩 堆内存 ; 在 " 内存描述符结构体 " mm_struct...结构体 ---- mm_struct 结构体 定义在 Linux 内核源码 include\linux\mm_types.h#375 源码中 ; mm_struct 结构体 源码 : struct mm_struct..." 在 " 虚拟地址空间 " 的 开始 和 结束 地址 , 其定义在 Linux 内核源码的 linux-5.6.18\include\linux\mm_types.h#456 源码中 ; unsigned

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