Unix系统编程()虚拟内存管理
在之前学到过进程的内存布局中忽略了一个事实:这一布局存在于虚拟文件中。
因为对虚拟内存的理解将有助于后续对fork系统调用、共享内存和映射文件之类的主题阐述,这里还要学习一下有关虚拟内存的详细内容。
Linux像大多数现代内核一样,采用了虚拟内存管理技术。
该技术利用了大多数程序的一个典型特征,即访问局部性(locality of reference),以求高效使用CPU和RAM资源。
大多数程序都展现了这两种类型的局部性。
空间局部性(Spatial locality):是指程序倾向于访问在最近访问过的内存地址附近的内存(由于指令是顺序执行的,且有时会按顺序处理数据结构)。
时间的局部性(Temporal locality):是指程序倾向于在不久后的将来再次访问最近刚访问过的内存地址(由于循环)。
正是由于访问局部性特征,使得程序即便仅有部分地址空间存在于RAM中,依然可能得以执行。
虚拟内存的规划之一是将每个程序使用的内存切割成小型的、固定大小的"页"(page)单元。
相应的,将RAM划分成一系列与虚拟内存尺寸相同的页帧。
任一时刻,每个程序仅有部分页需要驻留在物理内存页帧中。
这些也构成了所谓驻留集(resident set)。
程序未使用的页拷贝保存在交换区(swap area)内——这是磁盘空间中的保留区域,作为计算机RAM的补充——仅在需要时才会载入物理内存。
若进程欲访问的页面目前并未驻留在物理内存中,将会发生页面错误(page fault),内核即刻挂起进程的执行,同时从磁盘中将该页面载入内存。
在不同的系统中页帧的大小不一样,一般常见的4096、8192和16384字节等。
为了支持这一组织方式,内核需要为每个进程维护一张页表(page table)。
该页表描述了每页在进程虚拟地址空间(virtual address space)中的位置(可为进程所用的所有虚拟内存页面的集合)。
页表中的每个条目要么指出一个虚拟页面在RAM中的所在位置,要么表明其当前驻留在磁盘上。
在进程虚拟地址空间中,并非所有的地址范围都都需要页表条目。
通常情况下,由于可能存在大段的虚拟地址空间并未投入使用,故而也无必要为其维护相应的页表条目。
若进程试图访问的地址并无页表条目与之对应,那么进程将收到一个SIGSEGV信号。
由于内核能够为进程分配和释放页(和页表条目),所以进程的有效虚拟地址范围在其生命周期中可以发生变化。
这可能发生于如下场景。
由于栈向下增长超出之前曾达到的位置。
当在堆中分配或释放内存时,通过调用brk、sbrk或malloc函数族来提升program break的位置。
当调用shmat连接System V共享内存区时,或当调用shmdt脱离共享内存区时。
当调用mmap创建内存映射时,或者调用munmap解除内存映射时。
虚拟内存的实现需要硬件中分页内存管理单元(PMMU)的支持。PMMU把要访问的每个虚拟内存地址转换成相应的物理内存地址,当特定虚拟内存地址所对应的页没有驻留于RAM中时,将以页面错误通知内核。
虚拟内存管理使进程的虚拟地址空间与RMA物理地址空间隔离开来,这带来许多优点。
Unix系统编程()虚拟内存管理的更多相关文章
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记3
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记 目录 第6章 这章讲进程.虚拟内存和环境变量等. 进程是一个可执行程序的实例.一个程序可以创建很多进程. 进程是由内核定义的抽象实体,内核为此 ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记7 (/proc文件的简介和运用)
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记 目录 第11章 这章主要讲了关于Linux和UNIX的系统资源的限制. 关于限制都存在一个最小值,这些最小值为<limits.h> ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记1
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记 目录 最近这一个月在看<Linux/Unix系统编程手册>,在学习关于Linux的系统编程.之前学习Linux的时候就打算写关于L ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》 时间子系统
Linux下操作系统编程有两本经典APUE即<Advanced Programming in the UNIX Environment>和TLPI<The Linux Program ...
- 《Linux/UNIX系统编程手册》第63章 IO多路复用、信号驱动IO以及epoll
关键词:fasync_helper.kill_async.sigsuspend.sigaction.fcntl.F_SETOWN_EX.F_SETSIG.select().poll().poll_wa ...
- 学习《Unix/Linux编程实践教程》(1):Unix 系统编程概述
0.目录 1.概念 2.系统资源 3.学习方法 4.从用户的角度来理解 Unix 4.1 登录--运行程序--注销 4.2 目录操作 4.3 文件操作 5.从系统的角度来理解 Unix 5.1 网络桥 ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记 目录
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记1 (创建于4月3日,最后更新4月7日) <Linux/Unix系统编程手册>读书笔记2 (创建于4月9日,最后更新4月10日) ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记9(文件属性)
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记 目录 在Linux里,万物皆文件.所以文件系统在Linux系统占有重要的地位.本文主要介绍的是文件的属性,只是稍微提及一下文件系统,日后如果有 ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记8 (文件I/O缓冲)
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记 目录 第13章 这章主要将了关于文件I/O的缓冲. 系统I/O调用(即内核)和C语言标准库I/O函数(即stdio函数)在对磁盘进行操作的时候 ...
- 《Linux/Unix系统编程手册》读书笔记6
<Linux/Unix系统编程手册>读书笔记 目录 第9章 这章主要讲了一堆关于进程的ID.实际用户(组)ID.有效用户(组)ID.保存设置用户(组)ID.文件系统用户(组)ID.和辅助组 ...
随机推荐
- EasyUI-window包含一个iframe,在iframe中如何关闭window
我试过类似$('#win').window('close');报$.data...options无效的错误,我已经引入了js文件,路径没问题,而且在同一个页面,不用iframe是可以关闭的 在ifra ...
- 转:mac下安装homebrew
见: http://brew.sh 在命令行打开:
- leetCode 42.Trapping Rain Water(凹槽的雨水) 解题思路和方法
Trapping Rain Water Given n non-negative integers representing an elevation map where the width of e ...
- aes加密在linux下会生成随机key的解决办法
直接贴代码了: package com.segerp.tygl.weixin.common; import java.io.UnsupportedEncodingException; import j ...
- C++ 11 - STL - 函数对象(Function Object) (下)
1. 预定义函数对象 C++标准库内含许多预定义的函数对象,也就是内置的函数对象. 你可以充分利用他们,不必自己费心去写一些自己的函数对象. 要使用他们,你只要包含如下头文件 #include < ...
- AVAudioPlayer播放在线音频文件
AVAudioPlayer播放在线音频文件 一:原里: AVAudioPlayer是不支持播放在线音频的,但是AVAudioPlayer有一个 initWithData的方法:我们可以把在线音频转换为 ...
- UNIX网络编程读书笔记:readv和writev函数
这两个函数类似于read和write,不过readv和writev允许单个系统调用读入到或写出自一个或多个缓冲区.这些操作分别称为分散读(scatter read)和集中写(gather write) ...
- MVC中cshtml文件中怎样使用ViewBag进行筛选?
@foreach (PermissionForRoleModel item in ((List<PermissionForRoleModel>)ViewBag.PermissionsFor ...
- Android WiFi热点7.1以上版本适配
代码地址如下:http://www.demodashi.com/demo/13907.html 一.准备工作 开发环境: jdk1.8 AS(3.0.1) 运行环境: 华为V10(Android ...
- PHP-静态方法(static)继承等分析
<?php class A { const CONST_NAME = 'A'; public static $static_name = 'A'; public static $static_n ...