Linux中关于swap、虚拟内存和page的区别

k"q9P2~y#H0　　最近看了Linux的一些内存管理知识，发现一些既熟悉又陌生的几个名词，swap、虚拟内存、page分页，都是与内存相关的一些信息，但他们之间有什么区别呢？要明白这个首先要知道什么是保护模式和实模式。51Testing软件测试网n$U xTBU*W!_%M4_]

　　以前的操作系统是实模式，例如dos。每个时候只有一个进程在跑，这个进程使用全部的物理内存。51Testing软件测试网'r4c6lL@2Tu/rz_)O

　　后来发展到保护模式，分时多进程。一个CPU上跑多个进程， 但进程不知道到底有多少内存可以用，它能访问内存最大地址。例如16位系统就能访问2^16byte，32位就是2^32位。但是实际上没有那么多内存阿？怎么办？保护模式就应运而生了。

w`JN4Ga(JC0　 　假设进程是一个刘翔，裁判（系统）一发令他就开始跑步。但是裁判说给你1秒，可以跑100米。于是刘翔开始跑步（内存地址），一秒后刘翔只跑了10米， 裁判吹哨说：刘翔你先歇会，我要去给王军霞吹哨呢，现记住你跑到哪里了（保护），等会从这里开始。裁判给王军霞吹哨，一只跑一秒，回来再给刘翔吹哨再跑1 秒，如此往复。开始跑步的人少，刘翔还可以站在跑道上休息。后来跑步的人越来越多，跑道都挤满了人，那么只能把一些人移动到跑道旁的草地上休息（交换）。 后来发现有些人横七竖八的躺着，占了不少空间，于是规定每个人只能站着（page），这样可以容纳很多的人。51Testing软件测试网uBn ~'a Z^1\I&y2q

o G$k2^'sFJ0　　swap -- 草地，就是存放page的硬盘空间。51Testing软件测试网|5P|5_Z6?KD

8i(WVs4a0　　virtual memory -- 假设刘翔跑n圈就已经是到北京的距离了，可是他们还在原地。虚拟就是不存在的。

C0|?([1P&Go0　　page -- 草地上的格，每次只容纳一个人。

@8`Kss(Y y0　 　为了提高磁盘存取效率， Linux做了一些精心的设计， 除了对dentry进行缓存（用于VFS，加速文件路径名到inode的转换）， 还采取了两种主要Cache方式：Buffer Cache和Page Cache.前者针对磁盘块的读写，后者针对文件inode的读写.这些Cache有效缩短了I/O系统调用（比如 read，write，getdents）的时间.

x(w5Y/dzZ%P9Z$M0　　内存活动基本上可以用3个数字来量化：活动虚拟内存总量，交换（swapping） 率和调页（paging）率.其中第一个数字表明内存的总需求量，后两个数字表示那些内存中有多少比例正处在使用之中.目标是减少内存活动或增加内存量， 直到调页率保持在一个可以接受的水平上为止.51Testing软件测试网"S$~!X.rSR o?$R

　　活动虚拟内存的总量（VM）=实际内存大小（size of real memory）（物理内存）+使用的交换空间大小（amount of swap space used）

-F W8I5v&C:?fU0　　当程序运行需要的内存大于物理内存时，Linux系统采用了调页机制，即系统copy一些内存中的页面到磁盘上，腾出来空间供进程使用。

　　大多数系统可以忍受偶尔的调页，但是频繁的调页会使系统性能急剧下降。

h,z%dW _A8dr2h0　　Linux内存管理：Linux系统通过2种方法进行内存管理，“调页算法”，“交换技术”。51Testing软件测试网'B*\3]&c(_1J!g

　　调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上，把常使用的页面（活动页面）保留在内存中供进程使用。51Testing软件测试网a
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O)G-b0　　交换技术是系统将整个进程，而不是部分页面，全部换到磁盘上。正常情况下，系统会发生一些交换过程。

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A`E0　　当内存严重不足时，系统会频繁使用调页和交换，这增加了磁盘I/O的负载。进一步降低了系统对作业的执行速度，即系统I/O资源问题又会影响到内存资源的分配。51Testing软件测试网3D:w mRx+T'[&\_ o/x

　　Linux的虚拟内存51Testing软件测试网0d9R9T4Yz?-u~0g

　 　Linux的虚拟内存是一个十分复杂的子系统，它实现了进程间代码与数据共享机制的透明性，并能够分配比系统现有物理内存更多的内存，某些操作系统的虚 存甚至能通过提供缓存功能影响到文件系统的性能，各种风格的Linux的虚存的实现方式区别很大，但都离不开下面的4个概念。

0`.sR/NH}0　　1：实际内存51Testing软件测试网ltd-[lX I7F

　　实际内存是指一个系统中实际存在的物理内存，称为RAM。实际内存是存储临时数据最快最有效的方式，因此必须尽可能地分配给应用程序，现在的RAM的形式有多种：SIMM、DIMM、Rambus、DDR等，很多RAM都可以使用纠错机制（ECC）。

)zQ k9GI0　　2：交换空间51Testing软件测试网;D$o ^;U;E

　　交换空间是专门用于临时存储内存的一块磁盘空间，通常在页面调度和交换进程数据时使用，通常推荐交换空间的大小应该是物理内存的二到四倍。

hI'@kwF0　　3：页面调度51Testing软件测试网y"H0@Q#t

PH#k6Pr$_0xA9W0　 　页面调度是指从磁盘向内存传输数据，以及相反的过程，这个过程之所以被称为页面调度，是因为Linux内存被平均划分成大小相等的页面；通常页面大小为 4KB和8KB（在Solaris中可以用pagesize命令查看）。当可执行程序开始运行时，它的映象会一页一页地从磁盘中换入，与此类似，当某些内 存在一段时间内空闲，就可以把它们换出到交换空间中，这样就可以把空闲的RAM交给其他需要它的程序使用。51Testing软件测试网r;XjU S1e{ P _

　　4：交换51Testing软件测试网[vf r8^

7?@"Y]9h#?_0　　页面调度通常容易和交换的概念混淆，页面调度是指把一个进程所占内存的空闲部分传输到磁盘上，而交换是指当系统中实际的内存已不够满足新的分配需求时，把整个进程传输到磁盘上，交换活动通常意味着内存不足。51Testing软件测试网q3n9qy+_o:kM)c*\

　　vmstat监视内存性能：该命令用来检查虚拟内存的统计信息，并可显示有关进程状态、空闲和交换空间、调页、磁盘空间、CPU负载和交换，cache刷新以及中断等方面的信息。51Testing软件测试网T^4kII4`Vk,j;r