Linux内存管理专题报告.doc

鲁 东 大 学 课程论文封面 （ 2013—2014 学年第 2 学期） 论文题目： Linux内存管理 课程名称：操作系统内核析 授课教师： 刘飞 论文得分 批阅人签字 姓 名： 黄传奇 王吉恒 徐东 学 号： 20112212534 20112212550 20112212555 年 级： 2011级 评 语： 专 业： 计算机科学与技术本科 学院（部）： 信息与电气工程学院 注意事项： 1、以上各项由学生认真填写。 2、课程论文应符合一般学术规范，且具有一定学术价值；凡学校检查或抽查不合格者，一律取消该门课程成绩和学分。 3、论文作者要严格遵守学术道德规范，如发现学术不端行为，将按照学校有关规定严肃处理。 4、论文得分由批阅人填写，并签字确认；批阅人应根据作业质量客观、公正得在文后签写批阅意见； 5、所有课程论文均须用A4纸打印，加装本封面，左侧装订。 6、课程论文由各学院（部）统一保存，以备查用。 （注：页面不足请在背面续写） Linux内存管理 物理内存管理 内核中物理内存的管理机制主要有伙伴算法，slab高速缓存和vmalloc机制。其中伙伴算法和slab高速缓存都在物理内存映射区分配物理内存，而vmalloc机制则在高端内存映射区分配物理内存。 1、伙伴系统 伙伴算法负责大块连续物理内存的分配和释放，以页框为基本单位。该机制可以避免外部碎片。Linux使用buddy算法来有效地分配与释放物理页块。Linux可以分配的内存大小只能是1个页的块，2个页的块或4个页的块等等。在物理分配页块时，Linux首先在free-area数组中寻找一个与请求大小相同的空闲页块。如果没有所请求大小的空闲页块，则继续有哪些信誉好的足球投注网站两倍于请求大小的内存块。 这个过程一直将持续到free-area 被有哪些信誉好的足球投注网站完或找到满足要求的最小页块为止。如果找到的空闲页块正好等于请求的块长时，将它从中删除。如果找到的页面块大于请求的页块时，将空闲块一分为二，前半部分插入free-area中前一条list链表中，取后半部分。若还大，则继续对半分，留一半取一半，直至相等。在分配过程中要相应调整bitmap表，将相应位置“0”或置“1”。 slab分配器 slab 分配器最初是为了解决物理内存的内部碎片而提出的，它将内核中常用的数据结构看做对象。slab分配器为每一种对象建立高速缓存。内核对该对象的分配和释放均是在这块高速缓存中操作。一种对象的slab分配器结构图如下： 可以看到每种对象的高速缓存是由若干个slab组成，每个slab是由若干个页框组成的。虽然slab分配器可以分配比单个页框更小的内存块，但它所需的所有内存都是通过伙伴算法分配的。 3、Vmalloc机制 内核通过vmalloc()来申请非连续的物理内存，若申请成功，该函数返回连续内存区的起始地址，否则，返回NULL。vmalloc()和kmalloc()申请的内存有所不同，kmalloc()所申请内存的线性地址与物理地址都是连续的，而vmalloc()所申请的内存线性地址连续而物理地址则是离散的，两个地址之间通过内核页表进行映射。vmalloc()的工作方式理解起来很简单: 1).寻找一个新的连续线性地址空间； 2).依次分配一组非连续的页框； 3).为线性地址空间和非连续页框建立映射关系，即修改内核页表； vmalloc()的内存分配原理与用户态的内存分配相似，都是通过连续的虚拟内存来访问离散的物理内存，并且虚拟地址和物理地址之间是通过页表进行连接的，通过这种方式可以有效的使用物理内存。但是应该注意的是，vmalloc()申请物理内存时是立即分配的，因为内核认为这种内存分配请求是正当而且紧急的；相反，用户态有内存请求时，内核总是尽可能的延后，毕竟用户态跟内核态不在一个特权级。 虚拟内存管理 1虚拟存储管理的概念 当程序的存储空