Linux内存管理介绍：MMU分段机制详解

Linux内存管理是操作系统中一个重要的模块，负责管理系统中的物理内存和进程的虚拟内存空间。本文将介绍Linux内存管理的相关内容，包括i386存储管理单元、Linux存储管理思想、物理内存空间管理、进程虚拟空间管理、页面机制、交换空间管理和缓冲机制。 首先，我们来介绍i386存储管理单元。该单元由一个或一组芯片组成，其主要功能是将虚拟地址映射为物理地址，即地址转换。在80386处理器中，地址转换采用两级方式，第一级使用段机制，第二级采用分页机制。分页机制是在80386上支持虚拟存储器的最佳选择，而段机制适合处理复杂系统的逻辑分区。 在段机制中，段描述符用来描述段的基地址、界限和保护属性，它是一个8字节的数据结构，存放在段描述符表中。一个段描述符指出了段的32位基地址和20位段界限（即段长）。其中，粒度位G用来确定段长的表示格式，当G=0时，段长表示为字节长度，一个段的最长长度为1M字节。 接下来，我们将介绍Linux的存储管理思想。Linux采用了一种基于对象的页面分配机制，将物理内存划分为多个页面，并对其进行管理。Linux将物理内存划分为多个区域，每个区域由一组物理页面组成，而每个页面的大小是固定的。Linux还引入了非连续的页面分配算法，以提高内存的利用率。 在物理内存空间管理方面，Linux采用了虚拟内存的方式。每个进程都有自己的虚拟内存空间，这样可以将物理内存映射到不同的虚拟地址空间中。Linux使用了页表来实现虚拟内存到物理内存的映射，通过重新映射页表，可以实现不同进程之间的内存隔离。 页面机制是Linux内存管理中的一个重要机制，它将虚拟内存空间划分为固定大小的页面，并将页面映射到物理内存中。页面机制通过将虚拟页面映射到物理页面，实现了内存的分页管理，便于内存的分配和回收。 交换空间管理是Linux中用于管理内存中的交换空间的机制。交换空间是用来暂时存储不常用的页面的一部分物理存储空间。当物理内存不足时，Linux会将不常用的页面置换到交换空间中，从而释放出物理内存供其他进程使用。 最后，缓冲机制是Linux中用于提高IO性能的机制。缓冲机制通过将数据从磁盘加载到内存缓冲区中，并在需要时从缓冲区中读取数据，减少了磁盘IO操作的次数，提高了系统的性能。 总结来说，Linux内存管理是操作系统中一个重要的模块，负责管理系统中的物理内存和进程的虚拟内存空间。它采用了i386存储管理单元、基于对象的页面分配机制、虚拟内存空间管理、页面机制、交换空间管理和缓冲机制等技术手段，以提高系统的性能和内存利用率。