Linux内存管理模型解析-从UMA到NUMA
需积分: 44 167 浏览量
更新于2024-08-09
收藏 1.92MB PDF 举报
"内存管理模型-无涯教程-python3教程完整离线版"
本文主要探讨了计算机内存管理模型,特别是针对Linux操作系统中的内存管理和物理内存布局。内存管理在现代多核系统中扮演着至关重要的角色,因为不同的CPU核心访问内存的代价可能不同。这导致了两种主要的内存模型:一致性内存访问(UMA)和非一致性内存访问(NUMA)。
在UMA(Uniform Memory Access)模型中,所有CPU核心访问内存的速度是相同的,没有明显的局部性优势。这种模型适用于单节点或内存访问延迟差异不大的系统。然而,随着多核CPU的发展,NUMA(Non-Uniform Memory Access)模型应运而生,它考虑了不同CPU核心访问不同内存节点时的差异性。在NUMA系统中,每个CPU核心通常与其附近的内存节点有更快的访问速度,因此,内存分配策略需要优化以减少跨节点的内存访问,从而提高系统效率。
内存管理在Linux中通过复杂的层次结构进行,如图2.2所示,包括NODE、ZONE(如ZONE_DMA、ZONE_NORMAL、ZONE_HIGHMEM和ZONE_MOVABLE)等概念。NODE代表内存节点,对应物理内存条,而ZONE则表示内存的不同区域,用于满足不同类型的内存需求。在Linux内核启动过程中,会进行一系列的内存初始化步骤,如分页机制的设置、per-CPU区域的初始化、节点和域的初始化,以及内核内存分配器的启用。
Linux内核使用伙伴系统(Buddy System)来管理大块内存的分配和回收,该系统通过将空闲页分成对,形成“伙伴”,确保快速地找到合适大小的内存块。此外,slab分配器(如slab、slub、slob)则用于更高效地分配和管理小块内存,避免频繁的大块内存分配与释放带来的开销。slab分配器维护缓存池,预先分配内存块以供快速分配。
在进程虚拟内存管理方面,Linux为每个进程创建独立的虚拟地址空间。这包括对文件映射、虚拟内存区域(VMAs)的操作,如创建和删除地址区间。虚拟内存允许进程拥有独立的地址空间,且可以通过内存映射技术与文件系统交互,实现高效的内存管理和资源共享。
内存管理是操作系统的核心部分,它涉及到物理内存的布局、分配策略、虚拟地址映射等多个层面。Linux通过精心设计的数据结构和算法,如伙伴系统和slab分配器,有效地管理着系统的内存资源,确保了多核环境下的性能和稳定性。了解这些概念对于理解和优化Linux系统的性能至关重要。
2020-09-15 上传
2021-05-13 上传
2024-07-19 上传
2024-09-11 上传
2023-06-13 上传
2023-04-02 上传
2023-05-15 上传
2023-05-21 上传
![](https://profile-avatar.csdnimg.cn/e3f7abaf5ea54531a7639f970e75dd50_weixin_26712065.jpg!1)
Big黄勇
- 粉丝: 60
- 资源: 4001
最新资源
- 解决Eclipse配置与导入Java工程常见问题
- 真空发生器:工作原理与抽吸性能分析
- 爱立信RBS6201开站流程详解
- 电脑开机声音解析:故障诊断指南
- JAVA实现贪吃蛇游戏
- 模糊神经网络实现与自学习能力探索
- PID型模糊神经网络控制器设计与学习算法
- 模糊神经网络在自适应PID控制器中的应用
- C++实现的学生成绩管理系统设计
- 802.1D STP 实现与优化:二层交换机中的生成树协议
- 解决Windows无法完成SD卡格式化的九种方法
- 软件测试方法:Beta与Alpha测试详解
- 软件测试周期详解:从需求分析到维护测试
- CMMI模型详解:软件企业能力提升的关键
- 移动Web开发框架选择:jQueryMobile、jQTouch、SenchaTouch对比
- Java程序设计试题与复习指南