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Linux内存管理技术.pdf
Linux内存管理
Linux内存管理
Linux内核的设计并没有全部采用Intel所提
供的段机制，仅仅是有限度地使用了分段
机
制。这不仅简化了Linux内核的设计，而且
为把Linux移植到其他平台创造了条件，因
为很多RISC处理器并不支持段机制。
Linux内存管理
所有段的基地址均为0
由此可以得出，每个段的逻辑地址空间范围为0-
4GB 。因为每个段的基地址为0，因此，逻辑地址
到线性地址映射保持不变，在Linux中所提到的
逻辑地址和线性地址 (或虚拟地址)指的也就是
同一地址。看来，Linux巧妙地把段机制给绕过
去了，而完全利用了分页机制。
Linux页式管理
前面介绍了i386的二级页管理架构，不过有
些CPU(Alpha 64位)使用三级，甚至四级架
构，Linux 2.6.29内核为每种CPU提供统一
的界面，采用了四级页管理架构，来兼容
二级、三级、四级管理架构的CPU。
Linux页式管理
Linux页式管理
这四级分别为：
1.页全局目录(Page Global Directory)：即
pgd，是多级页表的抽象最高层。
2.页上级目录(Page Upper Directory):即
pud。
3.页中间目录(Page Middle Directory)：即
pmd，是页表的中间层。
4.页表(Page Table Entry)：即pte。
虚拟内存
Linux操作系统采用虚拟内存管理技术，使
得每个进程都有独立的进程地址空间，该
空间是大小为3G，用户看到和接触的都是
虚拟地址，无法看到实际的物理地址。利
用这种虚拟地址不但能起到保护操作系统
的作用，而且更重要的是用户程序可使用
比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟内存
Linux将4G的虚拟地址空间划分为两个部
分——用户空间与内核空间。用户空间从
0到0xbfffffff，内核空间从3G到4G 。用
户进程通常情况下只能访问用户空间的虚
拟地址，不能访问内核空间。例外情况是
用户进程通过系统调用访问内核空间。
用户进程地址空间(3G)
[root@localhost root]# size hello //显示文件结构
可执行程序存储结构
(1).text
存放CPU 执行的机器指令,代码区通常是只读的，防止程序意外地修
改了它的指令。
(2 ).data
该区包含被初始化的全局变量、静态变量.它们是在编译阶段被编译
器存放在可执行目标文件的.data段中的.
(3 ).BSS
未被初始化的全局变量和静态局部变量，编译的时候并未被分配空
间，仅仅在.bss段中标记它们，当程序运行的时候才为它们在内
存中分配空间，并把它们初始化为零或空指针(NULL)。
(4 ).rodata
该区包含常量数据(如字符串常量)在编译阶段被编译器存放在可执
行目标文件的.rodata段中的。
编译后可执行代码
例:查看编译后可执行代码中几个基本段
#gcc -c neicunguanli.c -o neicunguanli
#objdump –h neicunguanli
程序运行时内存结构
(1)代码区(text)
代码区指令根据程序设计流程依次执行，对于顺序指令，
则只会执行一次(每个进程)，如果反复，则需要使用跳
转指令，如果进行递归，则需要借助栈来实现。
(2 )全局初始化数据区/静态数据区(data): 只初始化一次
(3)未初始化数据区(BSS):在运行时改变其值。
(4 )栈区(stack ):由编译器自动分配释放，存放函数的参
数值、局部变量的值等。
(5)堆区(heap):用于动态内存分配。一般由程序员分配
和释放，若程序员不释放，程序结束时有可能由OS 回收。
程序执行时的内存分配情况
int a = 0; //a 在全局已初始化数据区
ch