实验8 Linux的内存管理
4.使用Linux命令回收内存 使用Linux命令回收内存
可以用ps,kill两个命令检测内存使用 可以用ps,kill两个命令检测内存使用 情况和进行回收.使用超级用户权限时, 情况和进行回收.使用超级用户权限时,用 命令"ps"可列出所有正在运行的程序名称和 命令"ps"可列出所有正在运行的程序名称和 对应的进程号(PID). 命令的工作原理 ).kill 对应的进程号(PID).kill命令的工作原理 是向Linux操作系统的内核送出一个系统操 是向Linux操作系统的内核送出一个系统操 作信号和程序的进程号(PID). 作信号和程序的进程号(PID). 以下例子说明如何用命令ps和参数 和参数v 以下例子说明如何用命令ps和参数v来 高效率回收内存: 高效率回收内存:
1.实时监控内存使用情况 (1)在命令行用"free"命令监控内存使 在命令行用" 用情况
在提示符后输入命令free:# 在提示符后输入命令free:#free :#free 表8-1所示为输出情况. 所示为输出情况.
表8-1
一个256MB的RAM和512MB交换空间的系统情况 的 一个 和 交换空间的系统情况
(2)内存泄漏的危害
从用户使用程序的角度来看, 从用户使用程序的角度来看,内存泄漏本身 不会产生什么危害.作为一般的用户, 不会产生什么危害.作为一般的用户,根本感觉不 到内存泄漏的存在. 到内存泄漏的存在.真正有危害的是内存泄漏的堆 这会最终耗尽系统所有的内存. 积,这会最终耗尽系统所有的内存.从这个角度来 说,一次性内存泄漏没有什么危害,因为它不会堆 一次性内存泄漏没有什么危害, 隐式内存泄漏危害性则非常大, 积.隐式内存泄漏危害性则非常大,因为较之于常 发性和偶发性内存泄漏,它更难被检测到. 发性和偶发性内存泄漏,它更难被检测到.存在内 存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外, 存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外,还会 使程序的性能急剧下降.对于服务器而言, 使程序的性能急剧下降.对于服务器而言,如果出 现这种情况,即使系统不崩溃,也会严重影响使用. 现这种情况,即使系统不崩溃,也会严重影响使用.
(2)用vmstat命令监视虚拟内存使用情况
在提示符后面输入命令vmstat,显示表8 在提示符后面输入命令vmstat,显示表8-2 所示信息. 所示信息.
表8-2
输入命令vmstat显示的信息 显示的信息 输入命令
procs r 1 b 0 w 0 swpd 0 free 63692 buff 10704
缺省状态下,free命令以千字节 命令以千字节( 缺省状态下,free命令以千字节(即 1024字节为单位 显示内存使用情况. 1024字节为单位)显示内存使用情况.若使 字节为单位) 参数, 用-h参数,则以字节为单位显示内存使用情 若使用- 参数, 况;若使用-m参数,则以兆字节为单位显示 内存使用情况. 内存使用情况. 若命令带- 参数, 若命令带-s参数,则不间断地监视内存 使用情况:# :#free s5. 使用情况:#free -b -s5. 该命令在终端窗口中连续不断地报告内 存的使用情况, 秒钟更新一次. 存的使用情况,每5秒钟更新一次.
实验8 Linux的内存管理 实验8 Linux的内存管理
一,实验目的 二,实验工具与设备 三,实验预备知识 四,实验内容和步骤 五,实验总结
一,实验目的
1.理解虚拟内存,磁盘缓存的概念. 理解虚拟内存,磁盘缓存的概念. 2.掌握基本的内存管理知识. 掌握基本的内存管理知识. 3.掌握查看实时查看内存,内存回收的方 掌握查看实时查看内存, 法.
3.内存泄漏和回收内存的方法 (1)内存泄漏的定义
通常所说的内存泄漏是指堆内存的泄漏.堆 通常所说的内存泄漏是指堆内存的泄漏. 内存是指程序从堆中分配的,大小任意的( 内存是指程序从堆中分配的,大小任意的(内存块 的大小可以在程序运行期决定), ),使用完后必须显 的大小可以在程序运行期决定),使用完后必须显 示释放的内存.应用程序一般使用malloc,realloc, 示释放的内存.应用程序一般使用malloc,realloc, new等函数从堆中分配到一块内存 使用完后, new等函数从堆中分配到一块内存,使用完后,程 等函数从堆中分配到一块内存, 序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块 释放该内存块. 序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块. 否则,这块内存不能被再次使用, 否则,这块内存不能被再次使用,这时就说这块内 存泄漏了. 存泄漏了.
(3)内存泄漏的检测和回收
编写指针比较多的复杂程序时,可能会 编写指针比较多的复杂程序时, 遇到内存溢出之类的麻烦. Linux或 遇到内存溢出之类的麻烦.在Linux或UNIX C++语言是最常使用的编程工具 语言是最常使用的编程工具. 下,C和C++语言是最常使用的编程工具. 但是,C++程序缺乏相应的手段来检测内存 但是,C++程序缺乏相应的手段来检测内存 信息,只能用top指令观察进程的动态内存总 信息,只能用top指令观察进程的动态内存总 而且程序退出时, 额.而且程序退出时,无法获知任何内存泄 漏信息. 漏信息.
二,实验工具与设备
装有Linux系统的计算机 装有Linu知识
Linux的内存管理相当完善, Linux的内存管理相当完善,一般不需要 的内存管理相当完善 用户特别干预. 用户特别干预. 进程是运行于虚拟地址空间的程序. 进程是运行于虚拟地址空间的程序.可 以说,任何在Linux系统下运行的程序都是进 以说,任何在Linux系统下运行的程序都是进 大多数的进程都需要虚拟内存. 程.大多数的进程都需要虚拟内存. 对于典型的Linux应用系统 128MB内存 应用系统, 对于典型的Linux应用系统,128MB内存 是合理的选择.如果不运行X Windows系统 系统, 是合理的选择.如果不运行X Windows系统, 在一台特殊用途的计算机( 在一台特殊用途的计算机(如用于调试设备驱 动程序的"崩溃和烧毁"系统) 动程序的"崩溃和烧毁"系统)上,仅用 8MB内存即可工作 8MB内存即可工作. 内存即可工作.
-memory cache 101008 si 0
swap so 0 bi 239
io bo 42 in 126
system cs 105 us 48 sy 45
cpu id 7
vmstat命令是一个通用监控程序, vmstat命令是一个通用监控程序,是 命令是一个通用监控程序 Virtual Memory Statistics(虚拟内存统计) Statistics(虚拟内存统计) 的缩写.如果vmstat命令没有带任何命令行 的缩写.如果vmstat命令没有带任何命令行 参数,将得到一次性的报告. 参数,将得到一次性的报告. vmstat命令报告主要的活动类型有进程 vmstat命令报告主要的活动类型有进程 procs),内存(以千字节为单位), ),内存 ),交换 (procs),内存(以千字节为单位),交换 分区(以千字节为单位),来自块设备( ),来自块设备 分区(以千字节为单位),来自块设备(硬 盘驱动器)的输入输出量,系统中断( 盘驱动器)的输入输出量,系统中断(每秒 钟发生的次数),以及中央处理单元(CPU) ),以及中央处理单元 钟发生的次数),以及中央处理单元(CPU) 分配给用户,系统和空闲时分别占用的比例. 分配给用户,系统和空闲时分别占用的比例.
#ps v PID 2530 2531 2532 2533 TTY vc/1 vc/2 vc/3 vc/4 STAT S S S S TIME 0:00 0:00 0:00 0:00 MAJFL 104 104 104 104 TRS 6 6 6 6 DRS 1325 1325 1325 1325 RSS 408 408 408 408 %MEM 0.1 0.1 0.1 0.1 COMMAND /sbin/mingetty tty1 /sbin/mingetty tty2 /sbin/mingetty tty3 /sbin/mingetty tty4
Linux虚拟内存的实现需要 Linux虚拟内存的实现需要6种机制的 虚拟内存的实现需要6 支持:地址映射机制,内存分配回收机制, 支持:地址映射机制,内存分配回收机制, 缓存和刷新机制,请求页机制, 缓存和刷新机制,请求页机制,交换机制 和内存共享机制. 和内存共享机制.
内存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑 地址映射到物理地址.当用户程序运行时,如果发现 地址映射到物理地址.当用户程序运行时, 程序需要的虚地址没有对应的物理内存, 程序需要的虚地址没有对应的物理内存,即发出请求 页要求.如果有空闲的内存可供分配, 页要求.如果有空闲的内存可供分配,就请求分配内 用到内存的分配和回收), ),并把正在使用的物理 存(用到内存的分配和回收),并把正在使用的物理 页记录在缓存中(用到缓存机制). ).如果没有足够的 页记录在缓存中(用到缓存机制).如果没有足够的 内存可供分配,则调用交换机制,腾出一部分内存. 内存可供分配,则调用交换机制,腾出一部分内存. 另外,在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器) 另外,在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器) 寻找物理页;交换机制中用到交换缓存, 寻找物理页;交换机制中用到交换缓存,并且把物理 页内容交换到交换文件中, 页内容交换到交换文件中,也要修改页表来映射文件 地址.Linux虚拟内存实现原理如图 所示. 虚拟内存实现原理如图8 地址.Linux虚拟内存实现原理如图8-1所示.
total Mem: 256024 /+ buffers/cache: Swap: 522072
used 192284 80604
free 63740 75420
shared 0
buffers 10676
cached 101004
【8】linux中的内存管理
4、物理地址、虚拟地址及线性地址 物理地址、 几个地址名词
物理地址： 物理地址：将主板上的物理内存条所提供的内存空间定 义为物理内存空间 物理内存空间， 义为物理内存空间，其中每个内存单元的实际地址就是 物理地址。 物理地址。 虚拟地址： 虚拟地址：将应用程序员看到的内存空间定义为虚拟地 址空间(或地址空间 其中的地址就叫虚拟地址 或地址空间)， 虚拟地址(或虚地 址空间 或地址空间 ，其中的地址就叫虚拟地址 或虚地 偏移量” 址)，分段机制下，一般用“段：偏移量”的形式来描 ，分段机制下，一般用“ 述。 线性地址：指一段连续的，范围为0到 的地址空间 的地址空间， 线性地址：指一段连续的，范围为 到n的地址空间，一 个线性地址就是线性地址空间的一个绝对地址。 个线性地址就是线性地址空间的一个绝对地址。
2
关于内核源码学习
系统实现的具体细节最终落到源代码上。从理解运行机制出发， 系统实现的具体细节最终落到源代码上。从理解运行机制出发，分 析各种数据结构。在理论明了、有一定的程序基础后再阅读梳理代码， 析各种数据结构。在理论明了、有一定的程序基础后再阅读梳理代码，这 是需要反复且花功夫的一件事。 是需要反复且花功夫的一件事。 阅读工具 帮助追踪复制调用， 帮助追踪复制调用，数据结构定义等 windows环境下利用 环境下利用Source windows环境下利用Source Insight linux环境下利用 环境下利用lxr(linux reference)或glimpse等 linux环境下利用lxr(linux cross reference)或glimpse等 阅读顺序 一般按顺序阅读启动代码；然后进行专题阅读，如进程部分， 一般按顺序阅读启动代码；然后进行专题阅读，如进程部分，内存 管理部分等。在每个功能函数内部应该一步步来。OK，感兴趣的话， 管理部分等。在每个功能函数内部应该一步步来。OK，感兴趣的话，反复 读。 纵向：顺着程序的执行顺序逐步进行。 纵向：顺着程序的执行顺序逐步进行。 横向： 横向：分模块进行 划分不是绝对的， 划分不是绝对的，而是经常结合在一起进行 Linux的启动 顺着linux的启动顺序读，大致流程如下（ X86平台 的启动： linux的启动顺序读 Linux的启动：顺着linux的启动顺序读，大致流程如下（以X86平台 为例）： 为例）： ./arch/x86/boot/bootSect.S ./arch/x86/boot/setup.S ./arch/x86/kernel/head.S ./init/main.c中的 中的start_kernel() ./init/main.c中的start_kernel() 对于内存管理等部分，可以单独拿出来按模块进行阅读分析。 对于内存管理等部分，可以单独拿出来按模块进行阅读分析。 参考书——《LINUX内核源代码情景分析》 《LINUX内核源代码情景分析》 参考书 内核源代码情景分析
linux操作系统实验七-Linux存储管理操作实践
《操作系统》实验报告-l显示详细信息低和高内存统计-o不显示缓冲区调节列-s<间隔秒数> 持续观察内存使用状况-t显示内存总和列-V显示版本信息2.top（该命令经常用来监控linux的系统状况，比如cpu、内存的使用）-d 指定更新的间隔，以秒计算-b以批量模式运行，但不能接受命令行输入-c显示进程完整的路径与名称-S累积模式，会将已完成或消失的子进程的cpu时间累积起来-s安全模式-i不显示任何闲置（Idle）或无用（Zombie）的行程-n显示更新的次数，完成后将会退出topb3.vmstat：-a打印活动页面统计-f报告从系统启动后的派生数目-d打印磁盘统计-D打印磁盘表-n使头部不能经常被重印-V查看版本4.ps：ps -a显示现行终端机下的所有程序，包括其他用户的程序ps -A显示所有进程ps c列出程序时，显示每个进程真正的指令名称，而不包含，参数或常驻服务的标示ps –e此参数效果和指定“A”参数相同ps e 列出程序时，显示每个程序所使用的环境变量。
ps f 用ASCII字符显示树状结构，表达程序间的相互关系。
ps -H 显示树状结构，表示程序间的相互关系。
ps -N 显示所有的程序，除了执行ps指令终端机下的程序之外。
ps s 采用程序信号的格式显示程序状况。
）ps S 列出程序时，包括已中断的子程序资料。
ps -t<终端机编号> 指定终端机编号，并列出属于该终端机的程序的状况。
ps u 以用户为主的格式来显示程序状况。
ps x 显示所有程序，不以终端机来区分五、思考题Linux存储管理有何特点？答：大地址空间，进程保护，内存映射，公平的物理内存分配，共享虚拟内存.。
Linux内存管理
1、逻辑段的起始地址(段地址)必须是16的 倍数，即最后4个二进制位必须全为0。 2、逻辑段的最大容量为64K(why?)
段式管理(16位CPU)
物理地址的形成方式：
由于段地址必须是16的倍数，所以值的一般形式
为XXXX0H，即前16位二进制位是变化的，后四
位是固定的0，鉴于段地址的这种特性，可以只保
存前16位二进制位来保存整个段基地址，所以每
次使用时要用段寄存器左移补4个0（乘以16）来
得到实际的段地址。
段式管理(16位CPU)
在确定了某个存储单元所属的段后，只是 知道了该存储单元所属的范围（段地址-> 段地址+65536)，如果想确定该内存单元的 具体位置，还必须知道该单元在段内的偏 移。有了段地址和偏移量，就可以唯一的 确定内存单元在存储器中的具体位置。
一致的。
2)保护模式
段基地址长达32位，每个段的最大容量可达4G，
段寄存器的值是段地址的“选择器”(Selector)， 用 该“选择器”从内存中得到一个32位的段地址， 存
储单元的物理地址就是该段地址加上段内偏移
段式管理(32位CPU)
32位CPU内有6个段寄存器，其值在不同 的模式下具有不同的含义： 1、在实模式下： 段寄存器的值*16就是段地址 2、在保护模式下： 段寄存器的值是一个选择器，间接指出一 个32位的段地址
Linux内存管理
内存管理子系统
内存是Linux内核所管理的最重要的资源 之一，内存管理子系统是操作系统中最重
要的部分之一。对于立志从事内核开发的
(完整word版)Linux操作系统实验报告 存储管理试验
(3)实现FIFO页面淘汰算法。
(4)实现页故障率反馈模型。
2、实验目的与要求
①(1)用C语言是实现模拟Linux系统中连续内存分配用到的伙伴对算法。
(2)通过链表的形式输出在内存申请和释放过程中内存状态的对比图。
②(1)了解工作集模型的原理及其特点。
printmem();
}
int power(int x,int y){
int k=0,tmp=1;
for(;k<y;k++){
tmp=tmp*x;
}
return tmp;
}
int root(int x,int y){
int result=y,count=0;
while(result!=1){
result=result/x;
merge(tempId,merger);
}else {
return 0;
}
return 1;
}else {
second=second->next;
isFirst++;
}
}
return 1;
}
int freeb(int size){
block * first=(struct block *)malloc(sizeof(struct block));
if((second->start==nextStart || second->start==preStart) && second->loc==0){
merger->size=(first->size)+(second->size);
Linux内存管理
内存管理，不用多说，言简意赅。
在内核里分配内存还真不是件容易的事情，根本上是因为内核不能想用户空间那样奢侈的使用内存。
先来说说内存管理。
内核把物理页作为内存管理的基本单位。
尽管处理器的最小可寻址单位通常是字，但是，内存管理单元MMU通常以页为单位进行处理。
因此，从虚拟内存的交代来看，页就是最小单位。
内核用struct page(linux/mm.h)结构表示系统中的每个物理页:?123 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 Structpage {unsignedlongflags;atomic_t count;unsignedintmapcount;unsignedlongprivate;structaddress_space *mapping;pgoff_t index;structlist_headlru;union{structpte_chain;pte_addr_t;}void*virtual;};flag用来存放页的状态，每一位代表一种状态，所以至少可以同时表示出32中不同的状态,这些状态定义在linux/page-flags.h中。
count记录了该页被引用了多少次。
mapping 指向与该页相关的address_space对象。
virtual是页的虚拟地址，它就是页在虚拟内存中的地址。
要理解的一点是page结构与物理页相关，而并非与虚拟页相关。
因此，该结构对页的描述是短暂的。
内核仅仅用这个结构来描述当前时刻在相关的物理页中存放的东西。
这种数据结构的目的在于描述物理内存本身，而不是描述包含在其中的数据。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14spinlock_t lock;unsignedlong free_pages;unsignedlong pages_min, pages_low, pages_high;unsignedlong protection[MAX_NR_ZONES];spinlock_t lru_lock;structlist_head active_list;structlist_head inactive_list;unsignedlong nr_scan_active;unsignedlong nr_scan_inactive;unsigned long nr_active;unsigned long nr_inactive;int all_unreclaimable;unsigned long pages_scanned;15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27structfree_area free_area[MAX_ORDER];wait_queue_head_t * wait_table;unsigned long wait_table_size;unsigned long wait_table_bits;structper_cpu_pageset pageset[NR_CPUS];structpglist_data *zone_pgdat;structpage *zone_mem_map;unsigned long zone_start_pfn;char *name;unsigned long spanned_pages;unsigned long present_pages;}; 其中的lock 域是一个自旋锁，这个域只保护结构，而不是保护驻留在这个区中的所有页。
深入理解Linux内存管理
深入理解Linux内存管理作者简介：程磊，一线码农，在某手机公司担任系统开发工程师，日常喜欢研究内核基本原理。
•1.1 内存管理的意义•1.2 原始内存管理•1.3 分段内存管理•1.4 分页内存管理•1.5 内存管理的目标•1.6 Linux内存管理体系•2.1 物理内存节点•2.2 物理内存区域•2.3 物理内存页面•2.4 物理内存模型•2.5 三级区划关系•3.1 Buddy System▪ 3.1.1 伙伴系统的内存来源▪ 3.1.2 伙伴系统的管理数据结构▪ 3.1.3 伙伴系统的算法逻辑▪ 3.1.4 伙伴系统的接口▪ 3.1.5 伙伴系统的实现•3.2 Slab Allocator▪ 3.2.1 Slab接口▪ 3.2.2 Slab实现▪ 3.2.3 Slob实现▪ 3.2.4 Slub实现•3.3 Kmalloc•3.4 Vmalloc•3.5 CMA•4.1 内存规整•4.2 页帧回收•4.3 交换区•4.4 OOM Killer•5.1 ZRAM•5.2 ZSwap•5.3 ZCache•6.1 页表•6.2 MMU•6.3 缺页异常•7.1 内核空间•7.2 用户空间•8.1 总体统计•8.2 进程统计一、内存管理概览内存是计算机最重要的资源之一，内存管理是操作系统最重要的任务之一。
内存管理并不是简单地管理一下内存而已，它还直接影响着操作系统的风格以及用户空间编程的模式。
可以说内存管理的方式是一个系统刻入DNA的秉性。
既然内存管理那么重要，那么今天我们就来全面系统地讲一讲Linux内存管理。
1.1 内存管理的意义外存是程序存储的地方，内存是进程运行的地方。
外存相当于是军营，内存相当于是战场。
选择一个良好的战场才有利于军队打胜仗，实现一个完善的内存管理机制才能让进程多快好省地运行。
如何更好地实现内存管理一直是操作系统发展的一大主题。
在此过程中内存管理的基本模式也经历了好几代的发展，下面我们就来看一下。
Linux内存管理报告
Linux内存管理实验一、实验内容：1.利用boches 观测linux0.11 下的GDT 表和LDT 表内容。
2.利用bochs 观测linux0.11 下的内存地址映射过程以及分页机制的实现。
3.利用bochs修改虚拟地址所对应的物理内存中存放的数值，观测程序运行情况的变化。
二、Linux内存管理机制分析1. 物理内存使用划分：为了有效使用物理内存，Linux将内存划分为几个功能区域，其中包括：内核模块区，高速缓冲区，主内存区，如下图：2.地址映射：逻辑地址：该地址是指由程序产生并与代码段相关的偏移地址，分段分页机制对于程序员是透明的，程序员仅需和逻辑地址打交道。
线性地址：是指由逻辑地址到物理地址之间变换的中间层地址。
程序代码会产生逻辑地址（即段内偏移地址），加上相应的段基址就产生了一个线性地址。
若启用分页机制，那么线性地址还要经过一系列变换生成物理地址，若没有启用分页机制，则线性地址就是物理地址（在实地址模式下，线性地址就是物理地址，但是线性地址加大了系统的不安全因素）。
物理地址：是指出现在cpu外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，即地址变换的最终结果。
当采用分页机制时，线性地址通过页目录，页表中的项来变换成物理地址，否则线性地址就直接是物理地址。
3. 段描述符和段选择符：段描述符：i386虚模式下的地址是32位，而段寄存器却只有16位，因此处理器要求系统在内存中创建一系列的表来存放每个段的首地址。
这些表中的内容用来描述一个段的信息，因此这些表叫段描述符表，包括（GDT：全局描述符表，LDT：局部描述符表，IDT：中断描述符表）表中的内容就称为段描述符。
而程序的逻辑地址就是用段和段内的偏移地址表示。
在linux中，程序的逻辑地址到线性地址的变换就是使用了cpu的全局描述符表GDT和局部描述符表LDT。
由GDT映射的地址空间称为全局地址空间，由LDT 映射的地址空间称为局部地址空间，其中LDT是GDT的二级表，即GDT 中存储了LDT的地址。
linux内存管理
第三章存储管理存储管理子系统时操作系统中最重要的组成部分之一。
在早期计算时代，由于人们所需要的内存数目远远大于物理内存，人们设计出了各种各样的策略来解决此问题，其中最成功的是虚拟内存技术。
它使得系统中为有限物理内存竞争的进程所需内存空间得到满足。
虚拟内存技术不仅仅可让我们可以使用更多的内存，它还提供了以下功能：巨大的寻址空间操作系统让系统看上去有比实际内存大得多的内存空间。
虚拟内存可以是系统中实际物理空间的许多倍。
每个进程运行在其独立的虚拟地址空间中。
这些虚拟空间相互之间都完全隔离开来，所以进程间不会互相影响。
同时，硬件虚拟内存机构可以将内存的某些区域设置成不可写。
这样可以保护代码与数据不会受恶意程序的干扰。
内存映射内存映射技术可以将映象文件和数据文件直接映射到进程的地址空间。
在内存映射中，文件的内容被直接连接到进程虚拟地址空间上。
公平的物理内存分配内存管理子系统允许系统中每个运行的进程公平地共享系统中的物理内存。
共享虚拟内存尽管虚拟内存允许进程有其独立的虚拟地址空间，但有时也需要在进程之间共享内存。
例如有可能系统中有几个进程同时运行BASH命令外壳程序。
为了避免在每个进程的虚拟内存空间内都存在BASH程序的拷贝，较好的解决办法是系统物理内存中只存在一份BASH的拷贝并在多个进程间共享。
动态库则是另外一种进程间共享执行代码的方式。
共享内存可用来作为进程间通讯(IPC)的手段，多个进程通过共享内存来交换信息。
Linux支持SYSTEM V的共享内存IPC机制。
3.1 虚拟内存的抽象模型图3.1 虚拟地址到物理地址映射的抽象模型在讨论Linux是如何具体实现对虚拟内存的支持前，有必要看一下更简单的抽象模型。
在处理器执行程序时需要将其从内存中读出再进行指令解码。
在指令解码之前它必须向内存中某个位置取出或者存入某个值。
然后执行此指令并指向程序中下一条指令。
在此过程中处理器必须频繁访问内存，要么取指取数，要么存储数据。
实验8Linux的内存管理
内存管理的概念
内存管理的定义
内存管理是指操作系统对计算机内存 资源的分配、回收、保护和扩充等一 系列操作，以确保系统高效、稳定地 运行。
内存管理的目标
提高内存利用率，减少内存碎片，实 现多任务环境下的内存共享和保护， 以及提供虚拟内存等。
Linux内存管理的特点
分段和分页机制
Linux采用分段和分页机制来管理内存，将物理内 存划分为大小相等的页框，同时将进程地址空间 划分为多个段，每个段对应一个页表项，实现地 址空间的隔离和权限控制。
。
03 通过实验操作和观察，加深对Linux内存管理的 理解和认识。
实验环境
操作系统
Linux（建议使用Ubuntu或CentOS等常见发行版 ）
开发工具
GCC编译器、GDB调试器、Valgrind内存检测工 具等。
实验材料
一台配置有Linux操作系统的计算机，具备基本的 编程和调试能力。
02
Linux内存管理概述
VS
共享内存的实现方式
在Linux中，共享内存可以通过shmget() 、shmat()和shmdt()等系统调用来实现 。首先，使用shmget()函数创建一个共 享内存段；然后，使用shmat()函数将共 享内存段连接到当前进程的地址空间；最 后，使用shmdt()函数将共享内存段从当 前进程的地址空间中分离。
06
内存优化与性能提升
内存泄漏问题及其解决方案
内存泄漏定义
内存泄漏是指程序在申请内存后，未能正确释放，导致系统内存逐 渐耗尽的现象。
检测工具
使用Valgrind等内存检测工具，可以检测程序中的内存泄漏问题。
解决方案
及时释放不再使用的内存，避免不必要的内存申请，采用智能指针等 RAII技术来管理内存。
Linux的内存管理
total Mem: 256024 −/+ buffers/cache: Swap: 522072
used 192284 80604
free 63740 75420
shared 0
buffers 10676
cached 101004
0
522072
表8-1中第二行输出（Mem:）显示物理 中第二行输出（Mem:） 内存：total列显示共有的可用内存 列显示共有的可用内存（ 内存：total列显示共有的可用内存（不显示 核心使用的物理内存，通常大约1MB）， 核心使用的物理内存，通常大约1MB）， used列显示被使用的内存总额 free列显示 used列显示被使用的内存总额，free列显示 列显示被使用的内存总额， 全部空闲的内存，shared列显示多个进程共 全部空闲的内存，shared列显示多个进程共 享的内存总额，buffers列显示磁盘缓存的当 享的内存总额，buffers列显示磁盘缓存的当 前大小。 前大小。 表8-1中第二行输出（Swap）显示交换 中第二行输出（Swap） 空间的信息，与上一行类似。 空间的信息，与上一行类似。如果该行为全 0，则没有使用交换空间。 则没有使用交换空间。
1．实时监控内存使用情况 （1）在命令行用“free”命令监控内存使 在命令行用“ 用情况
在提示符后输入命令free：＃ 在提示符后输入命令free：＃free ：＃free 表8-1所示为输出情况。 所示为输出情况。
表8-1
一个256MB的RAM和512MB交换空间的系统情况 的 一个 和 交换空间的系统情况
Linux的内存管理 Linux的内存管理
一、实验目的 二、实验工具与设备 三、实验预备知识 四、实验内容和步骤 五、实验总结