Linux内存管理高端技术：优化高端内存分配方案 (linux 高端内存 分配)

Linux内存管理是Linux操作系统的一个重要功能，它负责管理Linux系统中所有进程的内存分配和释放，保证系统的稳定性、高效性和安全性。针对Linux内存管理中的高端技术——优化高端内存分配方案，本篇文章将从以下四个方面来分析：

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一、Linux内存管理基础知识

Linux内存管理是通过虚拟内存技术来实现的。在Linux系统中，每个进程都有自己的虚拟内存空间，虚拟内存空间包含了进程的代码、数据以及堆栈等信息。当进程需要访问内存时，它会向操作系统发送一个请求，操作系统则会把虚拟地址转换为物理地址，从而实现内存的访问。

二、高端内存分配的问题

在Linux系统中，内存碎片是一个普遍存在的问题。由于每次内存分配并不是连续的，所以在长时间运行的情况下，会形成大量的小碎片，导致不能满足大块内存的分配请求，从而影响系统的性能表现。

同时，由于Linux系统内存管理机制的限制，高端内存（即4GB以上的内存）的分配也存在问题。在Linux系统中，内核空间和用户空间都是独立的虚拟地址空间，它们相互不影响，但是内核空间只有1GB的虚拟地址空间。所以，当系统中的高端内存需要被内核使用时，就会导致内核地址空间不足的问题。

三、高端内存分配的解决方案

为了解决高端内存分配的问题，Linux系统中提供了多种高端内存分配方案。其中，最常用的包括：

1、Contiguous Memory Allocator（CMA）分配器

CMA分配器是一种将高端物理内存安排到低端物理内存上的技术。通过将高端内存中的页面移动至低端内存，可以避免内核地址空间不足的问题。同时，CMA分配器还可以帮助解决内存碎片的问题，提高内存的利用率。

2、BigMem分配器

BigMem分配器是一种针对高端内存分配的定制化分配器。该方案通过调整内存分区的方式来满足高端内存的分配需求。它不仅可以有效地解决内存碎片的问题，而且还可以提高内存的分配效率。

四、高端内存分配的应用场景

高端内存分配方案主要用于高性能计算、虚拟化和大数据等应用场景中。这些应用场景需要使用大量的内存资源，而常规内存分配方案往往无法满足这些需求。使用高端内存分配方案可以有效地提高系统的性能表现、减少系统的延迟和加速数据处理的速度。

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本文对Linux内存管理的高端技术——优化高端内存分配方案进行了探讨。通过对Linux内存管理基础知识、高端内存分配的问题、解决方案以及应用场景的分析，我们可以发现，在高性能计算、虚拟化和大数据等应用场景中，使用高端内存分配方案可以有效地提高系统的性能表现和加速数据处理的速度。

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linux为什么要采用三级页表？该机制如何工作

Linux启动并建立一套完整的页表机制要经过以下几个步骤：

1.临时内核页表的初始化(setup_32.s)

2.启动分页机制(head_32.s)

3.建立低端内存和高端内存固定映射区的页表( init_memory_mapping())

4.建立高端内存永久映射区的页表并获取固定映射区的临时映射区页表(paging_init())

下面主要介绍3和4

一、低端内存页表的建立

在setup_arch()中内核通过调用init_memory_mapping()来建立低端内存页表

view plaincopy

void __init setup_arch(char **cmdline_p)

…

…

/* max_pfn_mapped is updated here */

max_low_pfn_mapped = init_memory_mapping(0, max_low_pfn

max_pfn_mapped = max_low_pfn_mapped;

…

…

内核将低端内存的起始地址(0)，和低端内存慧尺码的结束地址前哪(max_low_pfn

Linux启动并建立一者核套完整的页表机制要经过以下几个步骤：

1.临时内核页表的初始化(setup_32.s)

2.启动喊嫌亩分页机制(head_32.s)

3.建立低端内存和高端内存固定映射区的页表( init_memory_mapping())

4.建立高端内存永久映射区的页表并获取固定映射区的临时映射区页表(paging_init())

具体分析低端内存页表的建立

在setup_arch()中内核通过调用init_memory_mapping()来建立低端内存页表

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void __init setup_arch(char **cmdline_p)

…

…

/* max_pfn_mapped is updated here */

max_low_pfn_mapped = init_memory_mapping(0, max_low_pfn

max_pfn_mapped = max_low_pfn_mapped;

…

…

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