linux性能四大相關(guān)子系統(tǒng)墨礁，cpu幢竹， 內(nèi)存，磁盤io恩静，網(wǎng)絡(luò)妨退。內(nèi)存的使用貫徹系統(tǒng)，任何活的東西都是活在內(nèi)存中蜕企。

內(nèi)存的管理：段式管理+頁(yè)式管理咬荷。

段式管理，Linux中將段基址設(shè)為0轻掩，即兼容了intel的段的要求幸乒，又可以讓不支持分段的架構(gòu)能夠繞過(guò)分段。這使得邏輯地址=線性地址唇牧。

頁(yè)式管理罕扎，是將物理內(nèi)存分成固定大小的frame，然后通過(guò)mmu丐重，在虛擬空間中頁(yè)設(shè)成為同樣大小page腔召，一般是4K。隨著物理內(nèi)存越來(lái)越大扮惦，64位架構(gòu)的普及臀蛛，可支持的內(nèi)存以T計(jì)算，在某些應(yīng)用中，內(nèi)核使用大頁(yè)浊仆，增加緩存命中客峭，減少分配次數(shù)，8K抡柿，1M舔琅，2M，4M洲劣。虛擬空間的page通過(guò)mmu映射到物理的frame备蚓，Linux利用（時(shí)間，空間）局部性原理囱稽，只在必要時(shí)才做page到frame的映使射郊尝，而不必系統(tǒng)一啟動(dòng)就將所有物理內(nèi)存映射到虛擬空間。使用分級(jí)的頁(yè)表的方式粗悯，通過(guò)逐級(jí)檢索獲得最終的映射的物理頁(yè)。32位中一般使用2機(jī)頁(yè)表同欠，64位系統(tǒng)可使用3級(jí)样傍、4級(jí)、5級(jí)頁(yè)表铺遂。

當(dāng)代的內(nèi)存管理體系中衫哥，最頂層稱做node，這對(duì)應(yīng)numa體系中（uma中就是常值）襟锐，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部?jī)?nèi)存空間撤逢。node內(nèi)部被劃分成zone，一般分DMA zone粮坞， normal zone和high memory蚊荣，一般64位系統(tǒng)不再設(shè)Highmem。

物理內(nèi)存分布：開(kāi)始部分保留莫杈，640K~1M互例，供bios、VGA的ROM使用筝闹，DMA zone一般供設(shè)備啟動(dòng)DMA功能使用媳叨，通常1M~16M，dma需要連續(xù)的物理內(nèi)存关顷。normal zone糊秆，16M~896M，線性映射區(qū)（kmalloc不經(jīng)過(guò)頁(yè)表议双，但線性直接映射確實(shí)在內(nèi)核映射表中）痘番，虛擬地址=物理地址+固定偏移，內(nèi)核將自己代碼段和常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)都放在normal zone平痰，以減小虛擬地址到物理地址映射的開(kāi)銷夫偶；high memory 區(qū)域由vmalloc區(qū)界睁，永久映射區(qū)（pkmap）和固定映射區(qū)構(gòu)成，設(shè)備的IO空間通過(guò)ioremap映射在vmalloc區(qū)間兵拢，用戶數(shù)據(jù)翻斟、頁(yè)表在pkmap區(qū)。固定映射區(qū)可以放一些基本不變化的映射说铃，tlb不會(huì)將其換出访惜，總是能命中。而64位系統(tǒng)腻扇，使用48位地址線债热，虛擬地址空間劃分中，將內(nèi)核空間放在高128T幼苛，用戶空間放在低128T窒篱。

系統(tǒng)為了方便管理，減少內(nèi)存的碎片舶沿，使用budysystem和slab來(lái)處理內(nèi)存的分配和回收墙杯。buddysystem是將內(nèi)存分成大小不等的塊，一塊是連續(xù)的頁(yè). 塊大小相同括荡、地址相鄰高镐、屬性一致的認(rèn)定為伙伴，可以合并成一個(gè)更大的塊畸冲。處理分配內(nèi)存請(qǐng)求時(shí)嫉髓，從最接近的order的free list開(kāi)始，如果沒(méi)有空閑塊邑闲，往上在order+1的freelist搜索算行，直至找到可用的空閑塊。如果有剩余苫耸，則以盡可能大的order放入freelist纱意。如果找不到可用的空閑塊，會(huì)觸發(fā)內(nèi)存的回收機(jī)制鲸阔，像臟頁(yè)刷新偷霉，頁(yè)的換出，頁(yè)面遷移等褐筛，然后回收类少；低內(nèi)存情況下還會(huì)觸發(fā)oom killer。buddy system能夠盡量減少大于1個(gè)頁(yè)的內(nèi)存孔洞渔扎，外部碎片硫狞。在申請(qǐng)小塊內(nèi)存，尤其是內(nèi)核在normal zone上分配時(shí)，使用slab來(lái)處理残吩，減少內(nèi)部碎片财忽。slab和buddy的思想是一致的，將內(nèi)存以大小固定塊把內(nèi)存組織起來(lái)泣侮，以最接近請(qǐng)求的塊大小分配即彪。slab分為通用slab和專有slab。內(nèi)核把常用的結(jié)構(gòu)以slab cache的方式管理活尊，結(jié)構(gòu)釋放后并不釋放內(nèi)存隶校，將其放在對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)的slab cache中。內(nèi)核中的kmalloc蛹锰，申請(qǐng)內(nèi)存深胳，如果大于64K會(huì)進(jìn)入buddysystem分配。如果較小铜犬，就在slab的通用分配器上舞终。slab開(kāi)始是空的，通過(guò)grow的方式癣猾，從buddysystem申請(qǐng)分配內(nèi)存敛劝。

用戶空間的內(nèi)存使用，是在虛擬地址空間上煎谍，以MMU將物理內(nèi)存映射到用戶空間攘蔽。程序分了代碼段龙屉，數(shù)據(jù)段呐粘，bss，stack转捕，mmap區(qū)間（以vma描述）作岖。文件在load時(shí)候，通過(guò)解析解析elf文件五芝，將各段通過(guò)do_mmap映射到到進(jìn)程地址空間痘儡，這些數(shù)據(jù)保存再mm_struct的code_start.code_end這類似變量。在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)枢步，將虛擬空間映射到物理內(nèi)存上沉删，加載程序各個(gè)段到內(nèi)存，開(kāi)始執(zhí)行醉途。程序申請(qǐng)中動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)時(shí)再進(jìn)程的堆空間上完成的矾瑰，通過(guò)brk系統(tǒng)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。brk系統(tǒng)調(diào)用建立vma（或擴(kuò)展原vma的大邪妗）殴穴，返回虛擬地址，并沒(méi)有建立頁(yè)表建立映射。當(dāng)?shù)谝蛔鰧懖僮鲿r(shí)采幌，才真正建立虛擬地址到物理內(nèi)存的映射劲够。