一.linux內存體系

1. 物理和虛擬內存
   
   • Linux內核只能直接映射第一個GB的的物理內存（896M，因為還要考慮到保留的空間）。在此上的內存被稱作ZONE_NORMAL，這部分空間必須映射到最下面的1GB。
   • 虛擬內存尋址布局
     32位和64位架構Linux系統的虛擬尋址布局:
     
     在32位架構上，單個進程可以利用的最大地址空間是4GB，這是受到了32位虛擬內存映射的限制;64位架構，因為沒有內存限制存在，每個進程能夠都有可能使用巨大的地址空間。
2. 虛擬內存管理器
   • 頁幀分配:頁是物理內存或虛擬內存中一組連續的線性地址，Linux內核以頁為單位處理內存，頁的大小通常是4KB。
   • 夥伴系統:Linux內核使用名為夥伴系統（Buddy system）的機制維護空閑頁，夥伴系統維護空閑頁面，並且嘗試給發來頁面申請的進程分配頁面
   • 夥伴系統分配內存頁:
     
   • 頁幀回收:當進程請求指定數量的內存頁沒有可用的內存頁時,內核會嘗試釋放特定的內存頁給新的請求使用,這個過程叫內存回收.kswapd內核線程和try_to_free_page()內核函數負責頁面回收.
     kswapd通常在task interruptible狀態下休眠，當一個區域中的空閑頁低於閾值的時候，它就會被夥伴系統喚醒。頁面主要有兩種用途：頁面緩存(page cahe)和進程地址空間(process address space)。
   • swap:是保證操作系統可以分配超出物理內存大小的空間，但是Linux使用swap的空間的辦法更加高效。

二.linux文件系統

1. 虛擬文件系統
   虛擬文件系統（VFS）是一個處於用戶進程和各類文件系統之間的抽象接口層，VFS提供訪問文件系統對象的通用對象模型（例如，i-node、文件對象、頁緩存、）和方法
   • 日誌
     日誌系統解決了fsck工作完才能使用文件系統的問題,他先把要修改的數據寫入一個叫做日誌區域（journal area）的地方。
   • Ext2
     Ext2是一個簡單和快速的文件系統，沒有日誌功能。
     Ext2的文件系統數據結構，文件系統由一個引導扇區（boot sector）開始，後面跟著塊組（block groups）。
     
     內核首先搜索文件的i-node,在接到進程打開/var/log/messages文件的請求時，內核分析文件路徑，然後搜索/（根目錄）的條目，內核會找到/var目錄的i-node，然後再來看看/var目錄，直到找到/var/log/messages文件的i-node。一旦內核找到了文件的i-node，然後就試著訪問真正的用戶數據塊。
     
   • Ext3
     ext3擁有:可用性,數據完整性,速度,靈活性
   • 日誌模式
     日誌（journal） 通過記錄文件數據和元數據
     有序（ordered） 該模式下只記錄元數據
     回寫（writeback） 這個日誌選項提供最快的數據訪問能力
   • ReiserFS
     ReiserFS是一個快速的日誌文件系統，具備優化磁盤空間利用率和快速的崩潰恢復功能
   • 日誌文件系統
     日誌文件系統（Journal File System，JFS）是一個全64位文件系統，能支持超大文件和分區。
   • XFS
     支持超大文件和分區

Linux內存體系及文件系統