linux 内存管理详解

内存管理概览

物理页管理系统通过buddy算法提供（4kb...1024 * 4kb，，这里默认页大小为4kb）物理页申请，使用，释放功能。
MMU提供虚拟内存转化为物理内存的功能，LTB（这里的缓存是存在cpu中的一级，二级，三级缓存中）里存放的是多级页表的缓存，如果缓存没有命令，则需要重新从内存中加载。TLB表中有进程id的标识，这样就能保证不同进程可以独立使用完成的虚拟空间
进程内存管理用来控制当前进程的内存使用分布,可以通过brk，sbrk系统调用函数来调整进程堆空间的大小，可以使用mmap,ummap来申请指定大小的内存空间供应用程序使用。
虚拟内存管理是基于mmap，ummap又加了一层内存管理模块，用来专门为应用层提供频繁进行内存申请与释放的高性能内存管理模块。因为每次调用mmap,ummap实际上都会触发进程内存管理，mmu，物理页管理系统运行，比较耗时，不利于频繁进程内存申请与释放。故先通过mmap提前申请一大块内存，然后在慢慢的使用。

1 linux 申请与访问过程

1.1 内存申请与访问过程

1.2 大页内存使用

使用大页内存可以明显提高内存访问的性能，主要是通过大幅度降低大页列表长度以及提高TLB缓存命令率方式。

shell 复制代码

# 查看CPU是否支持大页
$ grep -i huge /proc/cpuinfo
$ grep pdpe1gb /proc/cpuinfo  # 检查1GB大页支持

# 查看当前大页配置
$ cat /proc/meminfo | grep -i huge
HugePages_Total:       0      # 已配置大页总数
HugePages_Free:        0      # 空闲大页数
HugePages_Rsvd:        0      # 预留大页数
HugePages_Surp:        0      # 超额大页数
Hugepagesize:       2048 kB   # 大页大小

# 创建挂载点
$ sudo mkdir -p /mnt/huge
$ sudo mkdir -p /mnt/huge_1GB

# 挂载2MB大页文件系统
$ sudo mount -t hugetlbfs -o pagesize=2MB none /mnt/huge

# 挂载1GB大页文件系统
$ sudo mount -t hugetlbfs -o pagesize=1GB none /mnt/huge_1GB

# 永久挂载（/etc/fstab）
none    /mnt/huge    hugetlbfs   pagesize=2MB   0   0
none    /mnt/huge_1GB hugetlbfs   pagesize=1GB   0   0

# 验证挂载
$ mount | grep huge

匿名映射或文件映射使用大页内存
# 匿名映射
addr = mmap(NULL, SIZE,
                   PROT_READ | PROT_WRITE,
                   MAP_PRIVATE | MAP_ANONYMOUS,
                   -1, 0);
# 文件映射
addr = mmap(NULL, SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, 
                MAP_SHARED, fd, 0);

内存使用情况查看

查看当前系统页内存的使用情况

cat /proc/buddyinfo

后面11列分别表示页的个数（1，2，4， 8， 16，32，...1024）未使用的内存。

查看当前进程的堆空间使用情况

pmap {pid}

其中 $anon$ 表示堆空间的使用情况。