篇一：LINUX系统基本的内存管理知识讲解
内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一。内存管理系统是操作系统中最为重要的部分，因为系统的物理内存总是少于系统所需要的内存数量。虚拟内存就是为了克服这个矛盾而采用的策略。系统的虚拟内存通过在各个进程之间共享内存而使系统看起来有多于实际内存的内存容量。Linux支持虚拟内存, 就是使用磁盘作为RAM的扩展，使可用内存相应地有效扩大。核心把当前不用的内存块存到硬盘，腾出内存给其他目的。当原来的内容又要使用时，再读回内存。
一、内存使用情况监测
(1)实时监控内存使用情况
在命令行使用Free命令可以监控内存使用情况
代码如下:
#free
total used free shared buffers cached
Mem: 256024 192284 63740 0 10676 101004
-/+ buffers/cache: 80604 175420
Swap: 522072 0 522072
上面给出了一个256兆的RAM和512兆交换空间的系统情况。第三行输出(Mem:)显示物理内存。total列不显示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(第二行不计缓冲)。 free列显示全部没使用的内存。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前大小。第五行(Swap:)对对换空间，显示的信息类似上面。如果这行为全0，那么没使用对换空间。在缺省的状态下，free命令以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。可以使用—h参数以字节为单位显示内存使用情况，或者可以使用—m参数以兆字节为单位显示内存使用情况。还可以通过—s参数使用命令来不间断地监视内存使用情况：
#free –b –s2
这个命令将会在终端窗口中连续不断地报告内存的使用情况，每2秒钟更新一次。
(2)组合watch與 free命令用来实时监控内存使用情况：
代码如下:
#watch -n 2 -d free
Every 2.0s: free Fri Jul 6 06:06:12 2007
total used free shared buffers cached
Mem: 233356 218616 14740 0 5560 64784
-/+ buffers/cache: 148272 85084
Swap: 622584 6656 615928
watch命令会每两秒执行 free一次，执行前会清除屏幕，在同样位置显示数据。因为 watch命令不会卷动屏幕，所以适合出长时间的监测内存使用率。可以使用 -n选项，控制执行的频率;也可以利用 -d选项，让命令将每次不同的地方显示出来。Watch命令会一直执行，直到您按下 [Ctrl]-[C] 为止。
二、虚拟内存的概念
(1)Linux虚拟内存实现机制
Linux虚拟内存的实现需要六种机制的支持：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、交换机制、内存共享机制。
首先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，在用户程序运行时如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存时，就发出了请求页要求;如果有空闲的内存可供分配，就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收)，并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。 如果没有足够的内存可供分配，那么就调用交换机制，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)来寻找物理页;交换机制中也要用到交换缓存，并且把物理页内容交换到交换文件中后也要修改页表来映射文件地址。
(2)虚拟内存容量设定
也许有人告诉你，应该分配2倍于物理内存的虚拟内存，但这是个不固定的规律。如果你的物理保存比较小，可以这样设定。如果你有1G物理内存或更多的话，可以缩小一下虚拟内存。Linux会把大量的内存用做Cache的,但在资源紧张时回收回.。你只要看到swap为0或者很小就可以放心了,因为内存放着不用才是最大的浪费。
三、使甩vmstat命令监视虚拟内存使用情况
vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写，可对操作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计，不足之处是无法对某个进程进行深入分析。通常使用vmstat 5 5(表示在5秒时间内进行5次采样)命令测试。将得到一个数据汇总它可以反映真正的系统情况。
代码如下:
#vmstat 5 5
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
1 0 62792 3460 9116 88092 6 30 189 89 1061 569 17 28 54 2
0 0 62792 3400 9124 88092 0 0 0 14 884 434 4 14 81 0
0 0 62792 3400 9132 88092 0 0 0 14 877 424 4 15 81 0
1 0 62792 3400 9140 88092 0 0 0 14 868 418 6 20 74 0
1 0 62792 3400 9148 88092 0 0 0 15 847 400 9 25 67 0
vmstat命令输出分成六个部分：
(1)进程procs：
r：在运行队列中等待的进程数 。
b：在等待io的进程数 。
(2)内存memoy：
swpd：现时可用的交换内存(单位KB)。
free：空闲的内存(单位KB)。
buff: 缓冲去中的内存数(单位：KB)。
cache：被用来做为高速缓存的内存数(单位：KB)。
(3) swap交换页面
si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。
so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。
(4) io块设备:
bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。
bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。
(5)system系统：
in: 每秒的中断数，包括时钟中断。
cs: 每秒的环境(上下文)切换次数。
(6)cpu中央处理器：
cs：用户进程使用的时间 。以百分比表示。
sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。
id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。
如果 r经常大于 4 ，且id经常小于40，表示中央处理器的负荷很重。 如果bi，bo 长期不等于0，表示物理内存容量太小。
四、Linux 服务器的内存泄露和回收内存的方法
1、内存泄漏的定义：
一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆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，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。
2、内存泄露的危害
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，根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积，而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。存在内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，如果出现这种情况，即使系统不崩溃，也会严重影响使用。
3、内存泄露的检测和回收
对于内存溢出之类的麻烦可能大家在编写指针比较多的复杂的程序的时候就会遇到。在
Linux 或者 unix 下，C、C++语言是最使用工具。但是我们的 C++ 程序缺乏相应的手段来检测内存信息，而只能使用 top 指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息。
使用kill命令
使用Linux命令回收内存，我们可以使用Ps、Kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在使用超级用户权限时使用命令Ps，它会列出所有正在运行的程序名称，和对应的进程号(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作信号和程序的进程号(PID)。
应用例子：
为了高效率回收内存可以使用命令ps 参数v：
代码如下:
[root@www ~]# ps v
PID TTY STAT TIME MAJFL TRS DRS RSS %MEM COMMAND
2542 tty1 Ss+ 0:00 0 8 1627 428 0.1 /sbin/mingetty tty1
2543 tty2 Ss+ 0:00 0 8 1631 428 0.1 /sbin/mingetty tty2
2547 tty3 Ss+ 0:00 0 8 1631 432 0.1 /sbin/mingetty tty3
2548 tty4 Ss+ 0:00 0 8 1627 428 0.1 /sbin/mingetty tty4
2574 tty5 Ss+ 0:00 0 8 1631 432 0.1 /sbin/mingetty tty5
2587 tty6 Ss+ 0:00 0 8 1627 424 0.1 /sbin/mingetty tty6
2657 tty7 Ss+ 1:18 12 1710 29981 7040 3.0 /usr/bin/Xorg :0 -br -a
2670 pts/2 Ss 0:01 2 682 6213 1496 0.6 -bash
3008 pts/4 Ss 0:00 2 682 6221 1472 0.6 /bin/bash
3029 pts/4 S+ 0:00 2 32 1783 548 0.2 ping 192.168.1.12
3030 pts/2 R+ 0:00 2 73 5134 768 0.3 ps v
然后如果想回收Ping命令的内存的话，使用命令：
篇二：linux内核虚拟内存管理算法
操作系统第十次实验
张焓
1.实验名称：
虚拟内存管理算法
2.实验目的：
1.分析算法设计原理；
2.写出算法伪代码；
3.从算法的执行效率等方面分析算法的性能。
3.实验方法
通过阅读linux内核代码中管理虚拟内存的代码段学习虚拟内存管理算法的原理。
4.实验步骤
(1)mm_struct结构体，定义了每个进程的虚拟存储用户区，首地址在任务结构体中，定义在/include/linux/schedul.h中
structmm_struct {
*/
spinlock_t page_table_lock; /* Protects page tables and some counters */ unsignedlong task_size; pgd_t * pgd; atomic_t mm_users; atomic_t mm_count; /* How many users with user space? */ /* How many references to "struct mm_struct" (users /* PTE page table pages */ /* PMD page table pages */ /* number of VMAs */ /* size of task vm space */ /* highest vma end address */ unsignedlong highest_vm_end; structvm_area_struct *mmap; structrb_root mm_rb; u32 vmacache_seqnum; /* per-thread vmacache */ unsignedlong (*get_unmapped_area) (struct file *filp, unsignedlong addr, unsignedlong len, unsignedlong pgoff, unsignedlong flags); /* base of mmap area */ /* list of VMAs */ #ifdef CONFIG_MMU #endif unsignedlong mmap_base; unsignedlong mmap_legacy_base;/* base of mmap area in bottom-up allocations count as 1) */ atomic_long_t _ptes; atomic_long_t _pmds; int map_count;#if CONFIG_PGTABLE_LEVELS > 2 #endif
structrw_semaphore mmap_sem; structlist_head mmlist; /* List of maybe swapped mm's. These are globally strung * together off init_mm.mmlist, and are protected * by mmlist_lock */ unsignedlong hiwater_rss; /* High-watermark of RSS usage */ unsignedlong hiwater_vm; /* High-water virtual memory usage */ unsignedlong total_vm; unsignedlong locked_vm; unsignedlong pinned_vm; unsignedlong data_vm; unsignedlong exec_vm; unsignedlong stack_vm; unsignedlong def_flags; unsignedlong start_code, end_code, start_data, end_data; unsignedlong start_brk, brk, start_stack; unsignedlong arg_start, arg_end, env_start, env_end; unsignedlong saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */ /* * Special counters, in some configurations protected by the * page_table_lock, in other configurations by being atomic. */ structmm_rss_stat rss_stat; structlinux_binfmt *binfmt; cpumask_var_t cpu_vm_mask_var; /* Architecture-specific MM context */ mm_context_t context; unsignedlong flags; /* Must use atomic bitops to access the bits */ structcore_state *core_state; /* coredumping support */ spinlock_tioctx_lock; /* Total pages mapped */ /* Pages that have PG_mlocked set */ /* Refcount permanently increased */ /* VM_WRITE & ~VM_SHARED & ~VM_STACK */ /* VM_EXEC & ~VM_WRITE & ~VM_STACK */ /* VM_STACK */ #ifdef CONFIG_AIO struct kioctx_table __rcu *ioctx_table;
#endif
#ifdef CONFIG_MEMCG
/* store ref to file /proc/<pid>/exe symlink points to */ structfile __rcu *exe_file; struct mmu_notifier_mm *mmu_notifier_mm; /* * "owner" points to a task that is regarded as the canonical * user/owner of this mm. All of the following must be true in * order for it to be changed: * * current == mm->owner * current->mm != mm * new_owner->mm == mm * new_owner->alloc_lock is held */ struct task_struct __rcu *owner; #endif #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER
#endif
#ifdefined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE) && !USE_SPLIT_PMD_PTLOCKS
pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page_table_lock */
#endif
#ifdef CONFIG_CPUMASK_OFFSTACK
struct cpumask cpumask_allocation;
#endif
#ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
/* numa_scan_seq prevents two threads setting pte_numa */ int numa_scan_seq; /* Restart point for scanning and setting pte_numa */ unsignedlong numa_scan_offset; /* * numa_next_scan is the next time that the PTEs will be marked * pte_numa. NUMA hinting faults will gather statistics and migrate * pages to new nodes if necessary. */ unsignedlong numa_next_scan;
#endif
#ifdefined(CONFIG_NUMA_BALANCING) || defined(CONFIG_COMPACTION)
/* * An operation with batched TLB flushing is going on. Anything that * can move process memory needs to flush the TLB when moving a
*/ bool tlb_flush_pending; structuprobes_state uprobes_state; /* address of the bounds directory */ void __user *bd_addr; #endif #ifdef CONFIG_X86_INTEL_MPX
#endif
#ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
atomic_long_t hugetlb_usage;
#endif
#ifdef CONFIG_MMU
};
struct work_struct async_put_work; #endif
(2)进程虚存区域，一个虚存区域是许村空间中一个连续区域，每个虚拟区域用一个vm_area_struct结构体描述，定义在/include/linux/mm_type.h中；
structvm_area_struct {
structmm_struct *vm_mm; pgprot_t vm_page_prot; unsignedlong vm_flags; /* The address space we belong to. */ /* Access permissions of this VMA. */ /* Flags, see mm.h. */ /* Second cache line starts here. */ /* * Largest free memory gap in bytes to the left of this VMA. * Either between this VMA and vma->vm_prev, or between one of the * VMAs below us in the VMA rbtree and its ->vm_prev. This helps * get_unmapped_area find a free area of the right size. */ unsignedlong rb_subtree_gap; structrb_node vm_rb; /* linked list of VM areas per task, sorted by address */ structvm_area_struct *vm_next, *vm_prev; unsignedlong vm_start; unsignedlong vm_end;/* Our start address within vm_mm. */ /* The first byte after our end address /* The first cache line has the info for VMA tree walking. */ within vm_mm. */
#ifndef CONFIG_MMU
structvm_region *vm_region; /* NOMMU mapping region */
#endif
#ifdef CONFIG_NUMA
};
struct mempolicy *vm_policy; /* NUMA policy for the VMA */ structvm_userfaultfd_ctx vm_userfaultfd_ctx; #endif /* Information about our backing store: */ unsignedlong vm_pgoff;structfile * vm_file; void * vm_private_data; /* Offset (within vm_file) in PAGE_SIZE /* File we map to (can be NULL). */ /* was vm_pte (shared mem) */ units */ /* Function pointers to deal with this struct. */ conststructvm_operations_struct *vm_ops; /* * A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma * list, after a COW of one of the file pages. A MAP_SHARED vma * can only be in the i_mmap tree. An anonymous MAP_PRIVATE, stack * or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list. */ structlist_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_sem & * page_table_lock */ structanon_vma *anon_vma; /* Serialized by page_table_lock */ /* * For areas with an address space and backing store, * linkage into the address_space->i_mmap interval tree. */ struct {structrb_node rb; unsignedlong rb_subtree_last; } shared;
(3)linux使用do_mmap()函数完成可执行映像向虚存区域的映射，建立有关的虚存区域，定义在/mm/mmap.c中；
unsignedlong do_mmap(structfile *file, unsignedlongaddr,
unsignedlonglen, unsignedlongprot, unsignedlongflags, vm_flags_t vm_flags, unsignedlongpgoff, unsignedlong *populate)
篇三：下列关于Linux说法中不正确的是( )。 A) Linux操作系统具
一、整体解读
试卷紧扣教材和考试说明，从考生熟悉的基础知识入手，多角度、多层次地考查了学生的数学理性思维能力及对数学本质的理解能力，立足基础，先易后难，难易适中，强调应用，不偏不怪，达到了“考基础、考能力、考素质”的目标。试卷所涉及的知识内容都在考试大纲的范围内，几乎覆盖了高中所学知识的全部重要内容，体现了“重点知识重点考查”的原则。
1．回归教材，注重基础
试卷遵循了考查基础知识为主体的原则，尤其是考试说明中的大部分知识点均有涉及，其中应用题与抗战胜利70周年为背景，把爱国主义教育渗透到试题当中，使学生感受到了数学的育才价值，所有这些题目的设计都回归教材和中学教学实际，操作性强。
2．适当设置题目难度与区分度
选择题第12题和填空题第16题以及解答题的第21题，都是综合性问题，难度较大，学生不仅要有较强的分析问题和解决问题的能力，以及扎实深厚的数学基本功，而且还要掌握必须的数学思想与方法，否则在有限的时间内，很难完成。
3．布局合理，考查全面，着重数学方法和数学思想的考察
在选择题，填空题，解答题和三选一问题中，试卷均对高中数学中的重点内容进行了反复考查。包括函数，三角函数，数列、立体几何、概率统计、解析几何、导数等几大版块问题。这些问题都是以知识为载体，立意于能力，让数学思想方法和数学思维方式贯穿于整个试题的解答过程之中。
《linux,设置虚拟内存》
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