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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C(WA#WcFX3i;l%J4wc@F0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。
6ZLG4O#o,[051Testing软件测试网7t/o8NQ/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。
51Testing软件测试网8M5eE^*p;gIu/v0VS.X&v:t8vb f/H-k0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。
I2W;U"^L Y+\$v051Testing软件测试网:hv voY%s
n]+cCswap -- 草地,就是存放page的硬盘空间。
51Testing软件测试网#Sh ]!Z6D3Uvirtual 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。
51Testing软件测试网;]RMIvUpage -- 草地上的格,每次只容纳一个人。
51Testing软件测试网$DM3E k(l] m51Testing软件测试网#H5`gR$\PW9U}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.
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ov)pD7B!cRr51Testing软件测试网/U0jNB]-FyJnQ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KPE(k`N51Testing软件测试网qs(m'eB@"[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)
U\Z&U,jl051Testing软件测试网m6xJKY2gf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。
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nk$@`1^ {^FT!X u-\9od0大多数系统可以忍受偶尔的调页,但是频繁的调页会使系统性能急剧下降。
51Testing软件测试网3UNX*Yu51Testing软件测试网2e/V-^{#}rk6Rlinux内存管理:linux系统通过2种方法进行内存管理,“调页算法”,“交换技术”。
S&lz/z:t"M]&Q6D0$M0v+|+VG0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。
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U@8^0pcM{8rH9Et8Zt0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。
/E:td|]M2?7T8cD051Testing软件测试网\D P7k%b+NKhM%C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。
@X1XQ hf0'T6N2G0M!}?.Y+zR
n0linux的虚拟内存
51Testing软件测试网W:BOMx!OT)}giXo*?Q8rb0linux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。
#T!z.Dkwo0nD:CrVJQuE01:实际内存
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j&WF[(\4V/D}051Testing软件测试网$iP]B8M实际内存是指一个系统中实际存在的物理内存,称为RAM。实际内存是存储临时数据最快最有效的方式,因此必须尽可能地分配给应用程序,现在的RAM的形式有多种:SIMM、DIMM、Rambus、DDR等,很多RAM都可以使用纠错机制(ECC)。
%Hx9xoK051Testing软件测试网P+[bm'r1B2:交换空间
z,S+|1v2KS(H3S7y051Testing软件测试网YO0T4V4DgEkD"w7?交换空间是专门用于临时存储内存的一块磁盘空间,通常在页面调度和交换进程数据时使用,通常推荐交换空间的大小应该是物理内存的二到四倍。
y/r{Oo5AD4j'@051Testing软件测试网$qY
T,SNS_.q`)C3:页面调度
51Testing软件测试网"@bU]v1J@#sm&|g%f-n7l#J0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。
:oMv7V,utvX2{051Testing软件测试网$\*|nJ I'DYT2Iq1T4:交换
HKSN{0${jWz
gKo0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:UFxPV1[+?9V Q#?DV4W,\YyG&p+{*y.QI0vmstat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。