參考資料:http://wenku.baidu.com/view/f0795f8783d049649b66586f.html

Linux核心中每一個使用者程序都可以訪問4GB的線性虛空間,為了能表達真正被程序使用的虛擬記憶體空間,Linux定義了虛擬儲存區域(virtualmemoryarea,VMA)。程序的虛擬空間中可能有多個虛擬儲存區域,Linux核心中對這些虛擬儲存區域的組織方式有兩種,一種是採用雙迴圈連結串列,還有一種是採用樹的結構。Linux核心從2.4.10開始,Linux核心對虛擬區的組織不再採用一般平衡二叉樹,而是採用紅黑樹,這是出於效率的考慮。雖然AVL樹和紅黑樹很類似,但是AVL樹的刪除和插入操作需要多次旋轉操作以及不斷向根節點回溯。所以在大量刪除和插入操作的情況下,AVL樹的操作效率不高。紅黑樹是一種查詢效率僅次於AVL樹的不完全平衡二叉樹,它能夠以O(logn)[1]的時間複雜度進行插入、刪除操作,而且它的插入和刪除最多需要兩次或者三次旋轉即可保持樹的平衡。雖然二者的演算法複雜度相同,但在最壞情況下,紅黑樹提供一種快實時的刪除和插入一個節點的演算法。顯然紅黑樹的高效操作更適合Linux核心中VMA的新增、刪除和查詢,這也是在Linux下開發嵌入式系統的要求。1虛擬儲存區域Linux虛擬記憶體使執行在系統上的程序可以分配到比可用物理空間更多的空間,但是每個程序的地址空間很少能全部用滿,一般只是用到了其中一些分離的區域,這些分離的區域被定義為虛擬儲存區域(virtualmemoryarea,VMA)。虛擬儲存區域是某個程序的一段連續的虛存空間,在這段虛存空間裡的所有單元擁有相同的特徵,它是對頁錯誤處理有同一規則的程序虛擬記憶體空間的部分,如共享庫、執行區域等。Linux核心中,一個程序的虛擬地址空間主要由兩個資料結構來描述。一個是最高層次的:mm_struc,t一個是較高層次的:vm_area_structs。最高層次的mm_struct結構描述了一個程序的整個虛擬地址空間;較高層次結構vm_area_truct描述了虛擬儲存區域。程序的虛存區域中資料結構之間的關係如圖1所示。mm_struct結構:structmm_struct{structvm_area_struct*mmap;//指向由若干VMA組成的連結串列rb_rootmm_rb;//指向一棵紅黑樹structvm_area_struct*map_cache;//指向最近找到的虛存區域intmmap_coun;t//虛擬區間的個數}vm_area_struct結構:sructvm_area_struct{structmm_struct*vm_mm;//虛擬區域所在的虛擬地址空間