《Linux操作系统原理与应用》课程教学课件（PPT讲稿）第四章 内存管理

第四章内存管理Linux的内存管理进程的用户空间管理请页机制物理内存的分配与回收交换机制内存管理示例

第四章 内存管理 Linux的内存管理 进程的用户空间管理 请页机制 物理内存的分配与回收 交换机制 内存管理示例

内存的层次结构中央处理单元功能单元贵寄存器快小内部cache物理memory外部cache便宜慢主存大磁盘

内存的层次结构

扩大了的记忆一虚拟内存虚拟内存的基本思想：在计算机中运行的程序，其代码、数据和堆栈的总量可以超过实际内存的大小，操作系统只将r当前使用的程序块保留在内存中。其余的程序块则保留在磁盘上。必要时，操作系统负责在磁盘和内存之间交换程序块

❖虚拟内存的基本思想：在计算机中运行 的程序，其代码、数据和堆栈的总量可 以超过实际内存的大小，操作系统只将 当前使用的程序块保留在内存中，其余 的程序块则保留在磁盘上。必要时，操 作系统负责在磁盘和内存之间交换程序 块。 扩大了的记忆－虚拟内存

虚地址到实地址转换分页机制段机制310150 31310选择符偏移量物理地址虚拟地址线性地址

虚地址到实地址转换 虚拟地址

虚拟内存、内核空间和用户空间内核空间（1GB）虚拟地址空间进程1进程2进程n的用的户间用的用户间空户空空间(3GB)(3GB)(3GB)

虚拟内存、内核空间和用户空间 内核空间（1GB） 进程1 的 用 户 空 间 (3GB) 进程2 的 用 户 空 间 (3GB)  进程n 的 用 户 空 间 (3GB) 虚 拟 地 址 空 间

虚拟内存、内核空间和用户空间×虚拟内存一共4G字节，分为内核空间（最高的1G字节）和用户空间（较低的3G字节）两部分，每个进程最大拥有3Gr字节私有虚存空间心地址转换一通过页表把虚存空间的一个地址转换为物理空间中的实际地址

❖虚拟内存－共4G字节，分为内核空间 （最高的1G字节）和用户空间（较低的 3G字节）两部分，每个进程最大拥有3G 字节私有虚存空间 ❖地址转换－通过页表把虚存空间的一个 地址转换为物理空间中的实际地址。 虚拟内存、内核空间和用户空间

内核空间到物理内存的映射心内核空间由所有进程共享，其中存放的是内核代码和数据，即“内核映象”进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据9心内核空间映射到物理内存总是从最低地址（0x00000000）开始，使之在内核空间与物理内存之间建立简单的线性映射关系

❖内核空间由所有进程共享，其中存放 的是内核代码和数据，即“内核映象” ❖进程的用户空间中存放的是用户程序 的代码和数据 ❖内核空间映射到物理内存总是从最低 地址（0x00000000）开始，使之在内 核空间与物理内存之间建立简单的线 性映射关系。 内核空间到物理内存的映射

内核空间到物理内存的映射虚拟地址空间4G3Gr物理内存X0图4.1内核的虚拟地址空间到物理地址空间的映射

0 3G 4G 0 X 虚拟地址空间 物理内存 图4.1 内核的虚拟地址空间到物理地址空间的映射 内核空间到物理内存的映射

虚拟内存实现机制，Linux虚拟内存的实现需要多种机制的支持一地址映射机制r一请页机制一内存分配和回收机制一交换机制一缓存和刷新机制

• Linux虚拟内存的实现需要多种机制 的支持 –地址映射机制 –请页机制 –内存分配和回收机制 –交换机制 –缓存和刷新机制 虚拟内存实现机制

虚拟内存实现机制及之间的关系内存的分配和回收r2?4请页?地址映射缓存和刷新交换机制?6图4.2虚拟内存实现机制及之间的关系>

地址映射 图4.2 虚拟内存实现机制及之间的关系 虚拟内存实现机制及之间的关系