初学者如何熟悉Linux内存管理机制

虚拟内存

尽管虚拟内存允许进程有其独立的虚拟地址空间，但有时也需要在进程之间共享内存。例如，有可能系统中有几个进程同时运行BASH命令外壳程序。为了避免在每个进程的虚拟内存空间内都存在BASH程序的拷贝，较好的解决办法是系统物理内存中只存在一份BASH的拷贝，并在多个进程间共享。动态库则是另外一种进程间共享执行代码的方式。共享内存可用来作为进程间通信(IPC)的手段，多个进程通过共享内存来交换信息。Linux支持SYSTEM V的共享内存IPC机制。

4.进程的保护

系统中的每一个进程都有自己的虚拟地址空间。这些虚拟地址空间是完全分开的，这样一个进程的运行不会影响其它进程，并且硬件上的虚拟内存机制是被保护的，内存不能被写入。这样可以防止迷失的应用程序覆盖代码的数据。

5.Linux虚拟内存实现机制

Linux虚拟内存的实现需要6种机制的支持：地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制和内存共享机制。

内存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑地址映射到物理地址。当用户程序运行时，如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存，就发出了请求页要求。如果有空闲的内存可供分配，就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收)，并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。如果没有足够的内存可供分配，那么就调用交换机制;腾出一部分内存。另外，在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器)来寻找物理页;交换机制中也要用到交换缓存，并且把物理页内容交换到交换文件中，也要修改页表来映射文件地址。Linux虚拟内存实现原理见图1。

图1 Linux虚拟内存实现原理

6.虚拟内存容量设定

也许有人说，虚拟内存容量的设定应该分配2倍于物理内存，但这只是个规律。如果物理内存比较小，可以这样设定。如果有256MB物理内存或更多的话，就可以缩小虚拟内存。Linux会把大量的内存用做Cache，但在资源紧张时会收回。只要看到swap为0，或者该数很小就可以放心了，内存放着不用才是最大的浪费。

内存泄露和回收内存的方法

1.内存泄漏的定义

一般常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的、大小任意的(内存块的大小可以在程序运行期决定)、使用完后必须显示释放的内存。应用程序一般使用malloc、realloc、new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块。否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。

2.内存泄露的危害

从用户使用程序的角度来看，内存泄漏本身不会产生什么危害。作为一般的用户，根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积。而隐式内存泄漏危害性则非常大，因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到。存在内存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外，还会使程序的性能急剧下降。对于服务器而言，如果出现这种情况，即使系统不崩溃，也会严重影响使用。

3.内存泄露的检测和回收

对于内存溢出之类的麻烦，大家可能在编写指针比较多的复杂程序时就会遇到。在Linux或Unix下，C和C++语言是最常使用的工具。但是C++程序缺乏相应的手段来检测内存信息，只能使用top指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息。

(1)使用Linux命令回收内存，可以使用ps、kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在使用超级用户权限时使用命令“ps”，它会列出所有正在运行的程序名称和对应的进程号(PID)。kill命令的工作原理是向Linux操作系统的内核送出一个系统操作信号和程序的进程号(PID)。

下面举例说明，为了高效率回收内存可以使用命令ps参数v： #ps v

PID TTY　　　STAT　 TIME　MAJFL　 TRS　 DRS　RSS %MEM COMMAND

2530 vc/1　　 S　　　0:00　　104　　 6　1325　408　0.1 /sbin/mingetty tty1

2531 vc/2　　 S　　　0:00　　104　　 6　1325　408　0.1 /sbin/mingetty tty2

2532 vc/3　　 S　　　0:00　　104　　 6　1325　408　0.1 /sbin/mingetty tty3

2533 vc/4　　 S　　　0:00　　104　　 6　1325　408　0.1 /sbin/mingetty tty4

2534 vc/5　　 S　　　0:00　　104　　 6　1325　408　0.1 /sbin/mingetty tty5

2535 vc/6　　 S　　　0:00　　104　　 6　1325　408　0.1 /sbin/mingetty tty6

2639 pts/1　　S　　　0:00　　545　　16　2643　968　0.3 [su]

2684 pts/1　　S　　　0:00　　361　 5