Linux系统下内存申请应用的方法原理总结

1. 地址空间的管理

物理地址都是有内核管理的， node-->zone-->mem_map-->page, 所有的物理页面都在mem_map数组中的页帧对应， 然后不同的page有分为DMA，normal，highmem三个zone。

内核线性地址空间， 实际上只是低端内存才有线性地址，0---896MB部分。

内核虚拟地址， 低端内存的虚拟地址与线性地址是一样的。 高端内存只有在映射了以后才有虚拟地址

用户空间地址， tast_struct ---> mmap --> mm_struct ---> vm_area_struct

2.内存的申请或使用

物理内存的分配， 在内核中最终都要调用__alloc_pages().它是最核心的分配函数，申请大小最大不超过2的MAX_ORDER次幂，在现在好像最大定义为4MB。

线性地址， kmalloc和get_free_pages,线性地址， 对应的物理内存就是低端内存，kmalloc是基于slab的分配技术， 最大不能超过128KB。

虚拟地址， vmalloc申请， 他只是在内核中建立类似与用户空间的vm_area的一个虚拟内存空间到vmlist中， 最终的物理内存分配还是基于缺页的。

用户空间的虚拟内存， malloc之类的， 最终在内核中都是do_map()和do_brk()。实际上也只是建立了一块虚拟空间，最终的物理内存还是在缺页异常时分配的。

3. 内存的交换问题

在page结构和用户层的vm_area_struct结构中， 都包含locked和reserved标志。通过合适的途径设置这些标志， 可以是页面锁存在物理内存中， 不被交换出去。

4. 设备内存可以通过ioremap映射到内核虚拟地址空间， 也可以通过mmap方法映射到用户空间