Linux内存管理

32位操作系统管理4G内存空间。操作系统将这4G的内存空间划分为两部分，分别是低地址的3G空间（用户空间）和高地址的1G空间（内核空间），用户空间供用户进程使用，内核空间供内核使用。这样做的好处是将用户进程和内核进程分开，使内核进程不受用户进程的影响，使操作系统正常平稳运行。如果不将用户进程和内核进程分开，创建足够多的用户进程，会慢慢占满内存，使操作系统无法正常运行导致死机。而将用户空间和内核空间分开，即使用户进程占满了用户空间，操作系统还能正常进行工作，这样就能正常管理用户空间内存，杀死无用进程，释放内存空间。对于用户空间内存，操作系统又做了细分，从低地址到高地址分为代码段，数据段，BSS段，堆段，栈段。而堆段是从低地址到高低是扩充内存，栈段是从高地址到低地址扩充内存。代码段一般存储编译好了的二进制代码；数据段存储程序中已初始化了的全局变量，静态变量，常量；BSS段存储未初始化的全局变量和静态变量，虽说未初始化，但编译器会将其赋值0或NULL。堆是程序员手动申请的内存空间和释放内存空间，用来存储数据。栈是编译器自动扩充内存，释放内存空间，栈用来存储程序的局部变量，参数等数据。程序在没运行之前，存储在磁盘中，当运行时，将程序调入到内存中，使其成为进程，由于内存空间太小，不能满足所有进程的需求，所以提出了虚拟内存，每个进程都能分配到3G用户空间的虚拟内存。进程在没有访问物理地址之前，访问的都是虚拟内存，知道真正访问物理内存时，MMU将虚拟地址转化为物理地址，通过请页机制，将某页加载如内存中并执行。
逻辑地址：由程序产生的与段相关的偏移地址部分。逻辑地址由两部分组成：16位的段选择器和32位的段内偏移量。将段选择器和32位段内偏移量相加，即得到32位的线性地址。
虚拟内存地址（线型地址）：每个进程可以直接寻址的内存空间，不受其他进程干扰。线性地址由三部分组成，高10位，中间10位，低12位，高10位存放的是页目录表索引，通过它，可以找到页表的物理地址，中间10位为页表的偏移量，根据它，能得到物理页号，物理页号与12位的页内偏移量组合能得到物理地址。
物理地址：内存真实地址编号。
硬件电路单元MMU（内存控制单元）通过段机制把逻辑地址转化为线型地址，再通过页机制把线性地址转化为物理地址。