20169219 《Linux内核原理与分析》 第十周作业

进程地址空间

1、进程地址空间由进程可寻址的虚拟内存组成。Linux系统中的所有进程之间以虚拟方式共享内存。
2、进程只能访问有效内存区域内的内存地址。


内存区域可以包含各种内存对象：
（1） 代码段——可执行文件代码的内存映射。
（2） 数据段——可执行文件的已初始化全局变量的内存映射。
（3） 包含未初始化全局变量，也就是bss段的零页的内存映射。
（4） 用于进程用户空间栈的零页的内存映射。
（5） 每一个诸如C库或动态连接程序等共享库的代码段、数据段和bss也会被载入进程的地址空间。
（6） 任何内存映射文件。
（7） 任何共享内存段。
（8） 任何匿名的内存映射，比如malloc()分配的内存。


3、内核使用内存描述符结构体表示进程的地址空间。
4、mm_users表示使用地址空间的用户数；mm_count表示主使用计数器。只有当mm_users的值减为0时，mm_count的值才变为0。
5、进程与线程的区别内核线程没有进程地址空间，没有相关的内存描述符，也即没有用户上下文。
6、Vm_area_struct结构体中的vm_ops域指向与指定内存区域相关的操作函数表，内核使用表中的方法操作VMA。操作表函数由vm_operations_struct结构体表示。
7、find_vma()可以找到一个给定的内存地址属于哪一个内存区域。该函数在指定的地址空间中搜索第一个vm_end大于addr的内存区域。
find_vma_prev()函数返回第一个小于addr的VMA。
find_vma_intersection()函数返回第一个和指定区间相交的VMA。
8、内核使用do_mmap函数创建一个新的线性地址空间；而用户使用mmap()系统调用创建新的地址空间。
do_munmap()函数从特定的进程地址空间中删除指定地址空间；系统调用munmap()给用户空间程序提供了一种从自身地址空间中删除指定地址空间的方法。
9、 Linux中使用三级页表完成地址转换

页高速缓存和页回写

1、页高速缓存主要用来减少对磁盘的I/O操作，即通过把磁盘中的数据缓存到物理内存中，把对磁盘的访问变为对物理内存的访问。

缓存策略：
（1） 不缓存——高速缓存不缓存任何写操作。
（2） 写透缓存——写操作自动更新内存缓存，同时也更新磁盘文件。
（3） 回写——写操作直接写到缓存中，后端存储不会立即更新，而是将页高速缓存中被写入的页面标记成“脏”，并且被加入到脏页链表中。然后由一个进程周期性的将脏页链表中的页写回到磁盘，从而让磁盘中的数据和内存中最终一致。

缓存回收策略：
（1） 最近最少使用
（2） 双链策略


2、address_space管理缓存项和页I/O操作。
3、发生以下三种情况时，脏页会被写回磁盘
（1）空闲内存低于一个特定的阈值时
（2）脏页在内存中驻留时间超过一定的阈值时
（3）用户进程调用sync()和fsync()系统调用时