Linux内存延迟分配机制详解 (linux内存延迟分配)

随着计算机应用领域的不断扩展和深入，计算机系统的性能和可靠性成为新的挑战。其中内存管理在整个系统性能中占据着重要的地位，Linux内存管理也是Linux操作系统得以诞生和发展的基础。Linux内存管理模块又包含了许多重要的机制，其中就包括延迟分配机制。

一、Linux内存管理概述

在Linux内存管理中，操作系统通过“页表”来实现对内存的管理。页表管理的是虚拟内存和物理内存的对应关系，将进程虚拟地址空间对应在物理内存上。

页表是存储页框物理地址的数据结构，CPU访问内存时通过页表将虚拟地址映射为物理地址。在实际使用过程中，若一个进程使用了比较大的内存，但实际上只使用了部分内存，则采用“分页”的方式，将未使用的内存放到“临时磁盘空间”中，以释放内存空间，提高系统的内存利用率。

二、Linux内存分配的常见方式

在Linux中常用的内存分配方式有如下几种：

1、伙伴算法

伙伴算法把具有2^n个连续页框的内存块作为一个页框块，通过将内存块不断拆分为两个更小的块并进行合并，来管理大量的空闲页框。

2、Slab机制

Slab机制是Linux标准内核中对内存分配的一个关键性的组件。Slab机制将需要经常创建和删除的数据对象放在高速缓存中，以便重用。这样可以减少频繁的内存分配和释放操作，提高内存管理效率。

三、Linux内存延迟分配机制

Linux内核中的进程内存请求通常要等待物理内存可用时才进行内存分配操作。为避免出现内存分配失败，Linux内核采用延迟分配机制。

1、延迟分配机制的作用

延迟分配机制的作用是在内存分配之前仅仅得到内存空间的承诺，而不是把物理内存真正分配给进程。只有在进程需要这部分分配好的内存时，内核才去分配一个或一组物理内存页框。

2、延迟分配机制的原理

Linux内核中采用了两种形式的延迟分配机制操作：

（1）Slab延迟分配

Slab机制是Linux中一种内存分配机制，同时也是延迟分配机制的重要方式之一。Slab目录项中的 参考计数器用来跟踪每个Slab实例在进程中的使用情况，以此来判断是否应该回收这个实例所占用的内存。如果参考计数器值为0，就表示该Slab实例已经被放到待回收目录项列表中。在条件允许的情况下，将会删除所有空闲的Slab实例所对应的对象，从而释放相关的物理内存页框。

（2）页缓存

在高并发访问下，一些数据可能需要频繁地从物理磁盘读取，此时将这些数据存储在内存中可以提高读写性能。Linux的页缓存机制即是通过延迟分配机制来缓存磁盘数据。

当内存不足时，Linux会试图从页缓存中回收一部分数据和相应的内存页框，以节约物理内存。页缓存通常可以节约一些物理内存，提高读写响应速度。

四、

随着计算机应用场景的不断拓展，内存管理的重要性也越来越凸显出来。通过对Linux内存管理的实现原理和机制的细致分析，我们可以更加深入地理解Linux操作系统之所以能够被广泛应用于各种领域的根本原因。同时，对于提高系统的性能和可靠性，合理的内存管理也扮演着不可或缺的角色。Linux内存延迟分配机制作为Linux内存管理的重要一环，有助于减少内存的浪费和提高内存利用效率。

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• Linux 内存管理（buddy 和 slab）

Linux 内存管理（buddy 和 slab）

Linux 在拿到一大块内存后（譬如是64MB内存），先将其看作是好多个连续排列的 4MB 内存。

那么如果程序请求1MB的内存，那么内存分配操作逻辑如下：

这个算法就是所谓的 binary buddy 分配算法。

在 Linux 中，这个二分法最小分割到闷拦 4096 字节，也就是一个页的大小。

因此总共有 11 种大小，分别为 4KB，8KB，……4MB。

其中 4KB 为 order 0，4MB 为 order 10.

我们称其 max order 为 12，有些资料会提到这个概念。

以薯罩液上这些信息可以在 /proc/buddyinfo 上查看，其格式大概是这样：

buddy 在上面这种情况下，有些被分为小块内存，那么数物就会存在内存碎片的问题。

/proc/pagetypeinfo

以上 buddy 管理的是不小于4K 的内存分配，slab 则是管理小于4KB 的内存对象。

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