内核空間 和用戶空間申請的内存最終和buddy怎麼交互？以及在頁表映射上的區别？虛拟地址到物理地址，什麼時候開始映射？

分配的力度太大 buddy算法把空閑頁面分成1，2，4頁，buddy算法會明确知道哪一頁内存空閑還是被占用？

4k，8k，16k

無論是在應用還是内核，都需要申請很小的内存。

從buddy要到的内存，會進行slab切割。

比如在内核中申請8字節的内存，buddy分配4K，分成很多個小的8個字節，每個都是一個object。

slab，slub，slob 是slab機制的三種不同實現算法。

Linux 會針對一些常規的小的内存申請，數據結構，會做slab申請。

cat /proc/slabinfo 可以看到内核空間小塊内存的申請情況，也是slab分配的情況。

<num_objs>：每個slab一共可以分出多少個obj， <active_objs> ：還可以分配多少個obj， < pagesperslab>：每個slab對應多少個pages， < objperslab>：每個slab可以分出多少個object， < objsize>：每個obj多大，

slab主要分為兩類：

一、常用數據結構像 nfsd_drc， UDPv6，TCPv6 ，這些經常申請和釋放的數據結構。比如，存在TCPv6的slab，之後申請 TCPv6 數據結構時，會通過這個slab來申請。

二、常規的小内存申請，做的slab。例如 kmalloc-32，kmalloc-64， kmalloc-96， kmalloc-128

注意，slab申請和分配的都是隻針對内核空間，與用戶空間申請分配内存無關。用戶空間的malloc和free調用的是libc。

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slab和buddy的關系？1、slab的内存來自于buddy。slab相當于二級管理器。2、slab和buddy在算法上，級别是對等的。

兩者都是内存分配器，buddy是把内存條分成多個Zone來管理分配，slab是把從buddy拿到的内存，進行管理分配。

同理，malloc 和free也不找buddy拿内存。 malloc 和free不是系統調用，隻是c庫中的函數。

在C庫中有一個api是mallopt，可以控制一系列的選項。

M_TRIM_THRESHOLD：控制c庫把内存還給内核的阈值。-1UL 代表最大的正整數。

此處代表應用程序把内存還給c庫後，c庫并不把内存還給内核。

<\do your RT-thing>程序在此處申請内存，都不需要再和内核交互了，此時程序的實時性比較高。

内存空間： 内存 寄存器

register --> LDR/STR

所有内存空間的東西，CPU去訪問，都要通過虛拟地址。 CPU --> virt --> mmu --> phys

cpu請求虛拟地址，mmu根據cpu請求的虛拟地址，查頁表的物理地址。

buddy算法，管理這一頁的使用情況。

兩個虛拟地址可以映射到同一個物理地址。

頁表 -> 數組，任何一個虛拟地址，都可以用地址的高20位，作為頁表的行号去讀對應的頁表項。而第12位，是指頁面内偏移。（由于一頁是4K，2^12 足夠描述)

kmalloc 和 vmalloc 申請的内存，有什麼區别？ 答：申請之後，是否還要去改頁表。一般情況，kmalloc申請内存，不需要再去改頁表。同一張頁表，幾個虛拟地址可以同時映射到同一個物理地址。

寄存器，通過ioremap往vmalloc區域，進行映射。然後改進程的虛拟地址頁表。

總結：所有的頁，最底層都是用buddy算法進行管理，用虛拟地址找物理地址。理解内存分配和映射的區别，無論是lowmem還是highmem 都可以被vmalloc拿走，也可能被用戶拿走，隻不過拿走之後，還要把虛拟地址往物理地址再映射一遍。但如果是被kmalloc拿走，一般指低端内存，就不需要再改進程的頁表。因為這部分低端内存，已經做好了虛實映射。

cat /proc/vmallocinfo |grep ioremap

可以看到寄存器中的哪個區域，被映射到哪個虛拟地址。

vmalloc區域主要用來，vmalloc申請的内存從這裡找虛拟地址 和 寄存器的ioremap映射。

Linux總是以最lazy的方式，給應用程序分配内存。

malloc100M内存成功時，其實并沒有真實拿到。隻有當100M内存中的任何一頁，被寫一次的時候，才成功。vss：虛拟地址空間。 rss：常駐内存空間malloc 100M内存成功時，Linux把100M内存全部以隻讀的形式，映射到一個全部清0的頁面。

當應用程序寫100M中每一頁任意字節時，會發出page fault。 linux 内核收到缺頁中斷後，從硬件寄存器中讀取到，包括缺頁中斷發生的原因和虛拟地址。Linux從内存條申請一頁内存，執行cow，把頁面重新拷貝到新申請的頁表，再把進程頁表中的虛拟地址，指向一個新的物理地址，權限也被改成R W。

調用brk 把8k變成 16k。

針對應用程序的堆、代碼、棧、等，會使用lazy分配機制，隻有當寫内存頁時，才會真實請求内存分配頁表。但，當内核使用kmalloc申請内存時，就真實地分配相應的内存，不使用lazy機制。

當真實去寫内存時，應用程序并不能拿到真實的内存時。Linux啟動OOM，linux在運行時，會對每一個進程進行out-of-memory打分。大部分主要基于，耗費的内存。耗費的内存越多，打分越高。

cat /proc/<pid>/oom_score

#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> int main(int argc, char **argv) { int max = -1; int mb = 0; char *buffer; int i; #define SIZE 2000 unsigned int *p = malloc(1024 * 1024 * SIZE); printf("malloc buffer: %p\n", p); for (i = 0; i < 1024 * 1024 * (SIZE/sizeof(int)); i ) { p[i] = 123; if ((i & 0xFFFFF) == 0) { printf("%dMB written\n", i >> 18); usleep(100000); } } pause(); return 0; }

定條件：

總内存1G1、swapoff -a 關掉swap交換2、echo 1 > /proc/sys/vm/overcommit_memory3、内核不去評估系統還有多少空閑内存

Linux進行OOM打分，主要是看耗費内存情況，此外還會參考用戶權限，比如root權限，打分會減少30分。

還有OOM打分因子：/proc/pid/oom_score_adj （加減）和 /proc/pid/oom_adj （乘除）。

1、slab的作用，針對在内核空間小内存分配，和常用數據結構的申請。2、同樣的二次分配器，在用戶空間是C庫。malloc和free的時候，内存不一定從buddy分配和還給buddy。3、kmalloc，vmalloc 和malloc的區别

• kmalloc：申請内存，一般在低端内存區。申請到時，内存已經映射過了，不需要再去改進程的頁表。所以，申請到的物理頁是連續的。
• vmalloc：申請内存，申請到就拿到内存，并且已經修改了進程頁表的虛拟地址到物理地址的映射。vmalloc()申請的内存并不保證物理地址的連續。
• 用戶空間的malloc：申請内存，申請到并沒有拿到，寫的時候才去拿到。拿到之後，才去改頁表。申請成功，頁表隻讀，隻有到寫時，發生page fault，才去buddy拿内存。
• kmalloc和vmalloc針對内核空間，malloc針對用戶空間。這些内存，可以來自任何一個Zone。
• 無論是kmalloc，vmalloc還是用戶空間的malloc，都可以使用内存條的不同Zone，無論是highmem zone、lowmem zone 和 DMA zone。

4、如果在從buddy拿不到内存時，會觸發Linux對所有進程進行OOM打分。當Linux出現内存耗盡，就kill一個oom score 最高的是那個進程。oom_score，可以根據 oom_adj （-17～25）。

安卓的程序，不停地調整前台和後台進程oom_score，當被切換到後台時，oom_score會被調整得比較大。以保證前台的進程不容易因為oom而kill掉。

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