Linux記憶體管理
Linux記憶體管理
記憶體只有在程序使用的時候才有意義，我們可以這麼理解，記憶體其實是輔助程序的一個重要資源。為什麼這麼理解，是因為計算機最重要的資源是CPU，而作業系統管理使用CPU的基本單元就是程序，所以能夠幫助程序最大程度排程CPU資源的外在資源都是輔助資源（暫時找不到合適的表達）
既然可以這麼理解，那麼程序如何使用記憶體呢？
程序描述符PCB裡面包含了作業系統管理一個程序所需要的全部資訊，比如程序開啟的檔案，訊號以及記憶體等，然後PCB的一個屬性mm_struct管理著程序的虛擬記憶體，稱為記憶體描述符。在mm_struct中，儲存著程序所使用的全部記憶體資訊。
/* 18. 程序地址空間 1) mm: 指向程序所擁有的記憶體描述符 2) active_mm: active_mm指向程序執行時所使用的記憶體描述符 對於普通程序而言，這兩個指標變數的值相同。但是，核心執行緒不擁有任何記憶體描述符，所以它們的mm成員總是為NULL。當核心執行緒得以執行時，它的active_mm成員被初始化為前一個執行程序的active_mm值 */ struct mm_struct *mm, *active_mm;
用圖表示更清楚些：
如圖示，程序的記憶體段包括：程式碼段（Text segment）、資料段（Data segment：儲存已經初始化的全域性變數和靜態成員變數）、BSS段（未初始化的全域性和靜態變數）、堆、記憶體對映區和棧
每個記憶體段都對應一個vm_area_struct來描述記憶體區域，其中包括這塊記憶體區域的起始和結束地址。flags標誌決定了這塊記憶體的訪問許可權和行為。vm_file決定這塊記憶體是由哪個檔案對映的，如果沒有那就是匿名對映。
圖示是/bin/gonzo程序的記憶體佈局。程式的二進位制檔案對映到程式碼段和資料段，程式碼段為只讀只執行，不可更改。全域性以及靜態的未初始化的變數對映到BSS段，為匿名對映，堆和棧都是匿名對映，因為沒有相應的檔案會對映到該部分。
記憶體對映區可以對映共享庫，對映檔案，或者匿名對映，所以這塊記憶體可以是檔案對映也可以是匿名對映，不同的檔案對映到不同的vm_area_struct區，所以是有多少個檔案對映，就會有多少個vm_area_struct。
虛擬記憶體不儲存任何資料，它只是將地址對映到實體記憶體。一個vm_area_struct塊是由連續的虛擬記憶體頁組成，但是這些虛擬記憶體頁對映的實體記憶體卻不一定是連續。
如圖示，有三個虛擬記憶體頁對映到實體記憶體，還有兩個沒有對映。所以常駐記憶體RSS為12kb，虛擬記憶體大小為20kb，對於有對映的三個虛擬記憶體頁，對映到的實體記憶體也不是連續的。
簡單總結一下：
1、每個程序的記憶體佈局都有一個vm_area_struct，而這個結構體是由連續的虛擬記憶體地址組成。
2、當請求記憶體時，先是擴充套件vm_area_struct或者產生一個新的vm_area_struct，但是核心此時並不會分配記憶體，只有等到訪問這塊記憶體發生缺頁異常時才會分配。