搞懂Linux内存管理，仅此一篇

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Linux内存管理是操作系统核心功能之一，它负责高效地管理计算机的物理内存和虚拟内存。本文将深入浅出地介绍Linux内存管理的各个方面，帮助读者全面明白这一复杂化的系统。

1. 内存管理的概述

Linux内存管理的重点目标是在有限的物理内存资源下，提供高效的内存分配、回收和交换机制，以满足系统运行过程中对内存的需求。Linux内存管理包括物理内存管理和虚拟内存管理两部分。

2. 物理内存管理

2.1 内存分配器

Linux的物理内存分配器负责将物理内存划分为不同的区域，并管理这些区域的分配与回收。Linux内存分配器重点有以下几种：

• Buddy System：通过伙伴系统算法进行内存分配。
• Slab分配器：针对频繁创建和销毁的对象，如文件描述符、套接字等。
• Page分配器：用于分配页面大小的内存块。

2.2 内存回收

当进程释放内存时，内存回收器会将释放的内存块合并，并返回给内存分配器。内存回收器会检查内存块是否可以合并，如果可以，则将其合并，否则将其标记为可用。

3. 虚拟内存管理

3.1 页面置换算法

虚拟内存管理通过将部分物理内存映射到虚拟地址空间，实现内存的扩充。当访问的页面不在物理内存中时，会出现页面置换，将某个页面替换出内存。Linux常用的页面置换算法有：

• 最佳置换算法（OPT）
• 最近最少使用算法（LRU）
• 最近未使用算法（NRU）

3.2 页面交换

当内存不足时，Linux会通过页面交换机制将部分页面写入磁盘，以释放物理内存。页面交换机制包括：

• 交换空间（swap space）
• 交换文件（swap file）

4. 内存保护

Linux内存管理通过设置内存保护机制，防止进程访问不属于它的内存区域。内存保护机制包括：

• 页面访问权限：读、写、执行权限
• 标记位：只读、可执行等

5. 内存监控与优化

Linux提供了多种工具和命令，用于监控内存使用情况，并优化内存管理。以下是一些常用的工具和命令：

• /proc/meminfo：显示内存使用情况
• free：显示内存使用情况
• vmstat：显示虚拟内存统计信息
• sar：收集、报告或存储系统活动信息

6. 总结

Linux内存管理是一个复杂化而重要的系统功能。本文介绍了Linux内存管理的各个方面，包括物理内存管理、虚拟内存管理、内存保护以及内存监控与优化。通过明白这些内容，读者可以更好地掌握Linux内存管理，为系统优化和故障排除提供帮助。

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