1.??????? 導論

linux內存管理還是比較復雜的，其中牽扯到很多方面的知識，這篇小博文算是自己對于內存管理的一點點的總結。

2.??????? 虛擬內存

linux操作系統采用虛擬內存，每一個進程啟動都有有自己的內存空間，這個空間跟操作系統的位數有關，如32位系統的虛擬內存空間為4G，而64位系統的虛擬內存空間為特別大。

采用虛擬內存的方式的好處多多，每個進程都在自己的內存空間中折騰，進程之間可以避免產生沖突；每個進程可以使用的內存空間突破了物理內存的限制；只要進程真正需要物理內存的時候，系統才會分配內存，這樣可以最大程度的節省物理內存，系統還需要負責虛擬地址到實際物理地址的映射。通過虛擬內存這個中間層，使得進程和物理內存之間的組織變得更加自由。

3.??????? swap區

虛擬地址空間可以擴展進程可操控的內存范圍，但實際的物理內存還是有限的，還可能會出現物理內存不足的情況。操作系統可以將物理內存中一部分不常訪問的數據遷移到硬盤交互區中，這個硬盤交換區就成為swap區。通過冷數據遷出內存的方式，可以更有效的利用物理內存，等到程序真正需要這些數據時，再從swap區中將數據恢復到內存中。

數據頻繁的在內存和swap區之間進行交互會導致程序性能驟降，所以在高性能服務中要避免swap情況的發生。

4.??????? free

在linux中的shell中執行free命令，free命令的作用是顯示系統中已使用和空閑的內存情況，以下是在我的開發機上free命令的執行情況：

以下會針對著free展示的幾個指標展開一下：

1)??????? used指標表明當前已被使用的內存

2)??????? free指標表示未被分配的內存

3)??????? shared指標表示當前系統的共享內存占用情況

4)??????? buffer指標表示系統分配但可被使用的buffer數量

5)??????? cached指標表明系統分配但可被使用的cached數量

先解釋一下buffer和cache的區別，兩者都會緩存系統的某些數據，其中buffer緩存的是塊設備的數據，如文件系統的metadata一級tracking in-flight pages。舉個簡單的例子，在shell下調用ls /home，然后再調用free就會發現buffer指標的數字增加了。cached則會緩沖我們打開的普通的文件信息，再舉個簡單的例子，在shell下調用vi XX，然后再free也會發現cached指標的數字也增加了。

linux系統會將暫時不使用的內存作為文件和數據的緩沖，以提高系統的性能，當系統需要這些內存時，系統會自動釋放以供使用，系統真正占用的內存可以是：used-buffers-cached。

再補充一點,Linux為了提高磁盤與內存的存取效率，采用了兩種主要的Cache方式：buffer cache和page cache。前者針對著磁盤塊的讀寫，后者針對著文件inide的讀寫，這些cache有效的縮短了I/O系統調用的時間。

5.??????? top

在linux的shell中調用top命令，就可看各個進程更加詳細的內存使用。

其中,virt表示虛擬內存占用，res表示常駐內存，也就是實際的物理內存占用，shr表示共享內存占用。其中res指標會有一點小出入：一是可能有些東西被交換到swap上，另一個就是有些內存可能是共享的。

6.??????? mmap/malloc

這里的mmap只談文件映射，mmap可以將磁盤上的某個文件映射到進程的虛擬地址空間上，映射完畢后，進程可以直接操作地址指針的方式，而無需再使用rear/write的方式。當進程訪問mmap后的地址時，磁盤中的內容并沒有存在于內存中，這時候會觸發一次中斷將磁盤內存讀取內存中。

malloc則表示當前進程想要在堆上申請一塊內存，系統會在進程的虛擬地址空間中的堆區分配一塊區域，然后該調用就會返回該區域的地址。malloc調用并不會觸發實際的物理內存分配，因為linux系統采用的是延遲分配的方式分配內存，只有操作malloc分配的內存區域時才會觸發系統中斷，然后才會真正分配內存。

mmap的中斷是一種大中斷，因為涉及磁盤與內存之間的交互，勢必會影響程序的性能；malloc的中斷是一種小中斷，由于在內存中操作，速度非常快，幾乎不會影響系統的性能。

在程序開發時，要注意mmap后系統性能暫時下降的問題，可以采用預讀或是數據預熱的方式。

7.??????? 小結

以上幾點是對linux內存的淺淺的見識，總結一下，后面還得加油啊！

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