Linux內存管理

32位操作系統管理4G內存空間。操作系統將這4G的內存空間劃分爲兩部分，分別是低地址的3G空間（用戶空間）和高地址的1G空間（內核空間），用戶空間供用戶進程使用，內核空間供內核使用。這樣做的好處是將用戶進程和內核進程分開，使內核進程不受用戶進程的影響，使操作系統正常平穩運行。如果不將用戶進程和內核進程分開，創建足夠多的用戶進程，會慢慢佔滿內存，使操作系統無法正常運行導致死機。而將用戶空間和內核空間分開，即使用戶進程佔滿了用戶空間，操作系統還能正常進行工作，這樣就能正常管理用戶空間內存，殺死無用進程，釋放內存空間。對於用戶空間內存，操作系統又做了細分，從低地址到高地址分爲代碼段，數據段，BSS段，堆段，棧段。而堆段是從低地址到高低是擴充內存，棧段是從高地址到低地址擴充內存。代碼段一般存儲編譯好了的二進制代碼；數據段存儲程序中已初始化了的全局變量，靜態變量，常量；BSS段存儲未初始化的全局變量和靜態變量，雖說未初始化，但編譯器會將其賦值0或NULL。堆是程序員手動申請的內存空間和釋放內存空間，用來存儲數據。棧是編譯器自動擴充內存，釋放內存空間，棧用來存儲程序的局部變量，參數等數據。程序在沒運行之前，存儲在磁盤中，當運行時，將程序調入到內存中，使其成爲進程，由於內存空間太小，不能滿足所有進程的需求，所以提出了虛擬內存，每個進程都能分配到3G用戶空間的虛擬內存。進程在沒有訪問物理地址之前，訪問的都是虛擬內存，知道真正訪問物理內存時，MMU將虛擬地址轉化爲物理地址，通過請頁機制，將某頁加載如內存中並執行。
邏輯地址：由程序產生的與段相關的偏移地址部分。邏輯地址由兩部分組成：16位的段選擇器和32位的段內偏移量。將段選擇器和32位段內偏移量相加，即得到32位的線性地址。
虛擬內存地址（線型地址）：每個進程可以直接尋址的內存空間，不受其他進程干擾。線性地址由三部分組成，高10位，中間10位，低12位，高10位存放的是頁目錄表索引，通過它，可以找到頁表的物理地址，中間10位爲頁表的偏移量，根據它，能得到物理頁號，物理頁號與12位的頁內偏移量組合能得到物理地址。
物理地址：內存真實地址編號。
硬件電路單元MMU（內存控制單元）通過段機制把邏輯地址轉化爲線型地址，再通過頁機制把線性地址轉化爲物理地址。