Linux系統下內存申請應用的方法原理總結

1. 地址空間的管理

物理地址都是有內核管理的， node-->zone-->mem_map-->page, 所有的物理頁面都在mem_map數組中的頁幀對應， 然后不同的page有分為DMA，normal，highmem三個zone。

內核線性地址空間， 實際上只是低端內存才有線性地址，0---896MB部分。

內核虛擬地址， 低端內存的虛擬地址與線性地址是一樣的。 高端內存只有在映射了以后才有虛擬地址

用戶空間地址， tast_struct ---> mmap --> mm_struct ---> vm_area_struct

2.內存的申請或使用

物理內存的分配， 在內核中最終都要調用__alloc_pages().它是最核心的分配函數，申請大小最大不超過2的MAX_ORDER次冪，在現在好像最大定義為4MB。

線性地址， kmalloc和get_free_pages,線性地址， 對應的物理內存就是低端內存，kmalloc是基于slab的分配技術， 最大不能超過128KB。

虛擬地址， vmalloc申請， 他只是在內核中建立類似與用戶空間的vm_area的一個虛擬內存空間到vmlist中， 最終的物理內存分配還是基于缺頁的。

用戶空間的虛擬內存， malloc之類的， 最終在內核中都是do_map()和do_brk()。實際上也只是建立了一塊虛擬空間，最終的物理內存還是在缺頁異常時分配的。

3. 內存的交換問題

在page結構和用戶層的vm_area_struct結構中， 都包含locked和reserved標志。通過合適的途徑設置這些標志， 可以是頁面鎖存在物理內存中， 不被交換出去。

4. 設備內存可以通過ioremap映射到內核虛擬地址空間， 也可以通過mmap方法映射到用戶空間。