더 이상 메모리 문제를 걱정할 필요가 없습니다. Linux 시스템 메모리 관리 소개

컴퓨터의 발전과 함께 소프트웨어 애플리케이션의 복잡성과 데이터 양이 증가하고 있으며 시스템 메모리에 대한 요구 사항도 점점 더 높아지고 있습니다. Linux 시스템 관리자로서 메모리 자원을 적절하게 관리하고 할당하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다. 이 기사에서는 Linux 시스템 메모리 관리에 대한 기본 지식을 소개합니다.

초기 프로그램은 물리적 주소에서 직접 실행되었으므로 프로그램에 필요한 공간이 머신의 물리적 메모리를 초과하지 않으며 문제가 없습니다. 그러나 실제 시나리오에서는 모두 멀티태스킹 및 실행이 가능합니다. 각 프로세스에 대해 물리적 주소가 예약되어 있다는 것은 신뢰할 수 없습니다.

예: a, b, c 세 개의 프로그램이 있고 a에는 10M이 필요하고 b에는 100M이 필요하며 c에는 20M이 필요하면 총 메모리는 120M이 됩니다. 이전 할당 방법에 따라 처음 10M은 a에 제공됩니다. , 그리고 10M-110M이 b에게 주어질 것입니다. 시스템에는 10M이 남아 있지만 c에는 20M이 필요합니다. 분명히 남은 메모리는 c에 충분하지 않습니다. 무엇을 해야 할까요?

메모리 관리가 필요한 이유:

1. 효율성 문제

프로그램 c가 실행될 때 프로그램 b의 데이터를 디스크에 쓴 다음 프로그램 b가 실행될 때 디스크에서 다시 데이터를 쓰는 것을 생각할 수 있습니다. 이는 프로그램 b의 병렬 실행 요구 사항을 충족할 수 없다는 것입니다. c, 자주 발생하더라도 io 작업으로 인해 시간이 많이 걸리는 문제도 용납할 수 없습니다.

2. 프로세스 주소 격리 문제

효율성 문제 외에도 다른 프로세스에서 액세스해야 하는 경우 프로세스용으로 예약된 공간이 충돌합니다. 예를 들어, 프로세스 a가 접근하는 공간은 처음 10M이지만 프로그램 a에 10-110M에 접근하는 코드 조각이 있다면 프로그램 b가 충돌할 수 있으므로 프로세스의 주소 공간을 격리해야 합니다. 서로.

3.이주 문제

실제 시나리오에서는 할당된 메모리에서 단일 작업을 실행하는 것이 불가능하며, 여러 작업이 병렬로 실행되는 경우 메모리 해제를 동적으로 적용할 때 다른 프로세스에 주소를 적용하는 것이 가능합니다. 새 주소로 이전해야 합니다.

메모리 관리는 위의 세 가지 문제를 해결하는 방법을 찾는 것 이상입니다. 메모리 사용 효율성을 높이는 방법은 무엇입니까? 프로세스의 주소 공간을 격리하는 방법은 무엇입니까? 프로그램 실행 중 재배치 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까?

메모리 관리가 가상 주소에서 물리적 주소로 매핑되는 방식:

가상 주소에서 물리 주소로 메모리 관리를 매핑하는 과정은 위의 세 가지 문제를 해결하는 과정이기도 합니다. 메모리 관리는 분할 메커니즘과 페이징 메커니즘을 사용하여 각각 위의 세 가지 문제를 해결합니다. 대략적인 프로세스는 다음과 같습니다.

분할 메커니즘:

프로그램이 세그먼트로 분할되고 전체 세그먼트가 임의의 위치로 이동하는 한 세그먼트 오프셋 주소가 있는 한 세그먼트 기본 주소에 관계없이 세그먼트 내의 주소는 세그먼트 기본 주소에 대해 변경되지 않습니다. 주어지면 CPU가 이에 액세스할 수 있습니다. 따라서 사용자 프로그램을 로드할 때 전체 세그먼트의 내용을 새로운 위치에 복사한 후 세그먼트 기본 주소 레지스터의 주소를 이 주소로 변경하면 세그먼트 내 오프셋 주소를 사용하므로 프로그램이 정확하게 실행될 수 있습니다. 프로그램에서 새 세그먼트 기본 주소를 기준으로 오프셋 주소의 내용은 여전히 ​​동일합니다.

분할 메커니즘이 프로세스 간 격리 및 재배치 문제를 해결하는 것을 볼 수 있습니다. 이 작업은 하드웨어에서 수행되지만 일부 하드웨어에는 분할 메커니즘이 없습니다. 크로스 플랫폼인 Linux는 선형 주소에서 가상 주소, 실제 주소로의 변환을 해결하기 위해 보다 다양한 페이징 메커니즘을 사용합니다.

페이징 메커니즘:

"CPU는 어떻게 메모리에 접근하나요?"를 참고하세요. 》1단계 페이지 테이블의 개념을 이해합니다. 32비트 및 64비트와 호환되기 위해 Linux는 일반적으로 4단계 페이지 테이블, 페이지 전역 디렉터리, 페이지 상위 디렉터리, 페이지 중간 디렉터리, 페이지 테이블을 사용합니다.

이것은 Linux가 4단계 페이지 테이블을 사용하여 선형 주소(가상 주소)를 물리적 주소로 변환하는 방법에 대한 자세한 설명이 아닙니다.

프로세스가 전환되면 task_struct에 따라 mm_struct에서 pgd 필드를 찾아 새 프로세스의 페이지 전역 디렉터리를 얻은 다음 이를 CR3 레지스터에 채워 페이지 전환을 완료합니다.

mmu 페이징 및 주소 지정 프로세스를 살펴보겠습니다.

업로드 코드:

가상 주소 ffff99b488d48000에 해당하는 물리 주소는 80000000c8d48000임을 알 수 있습니다. 이 과정도 mmu의 과정이다.

이 글의 소개를 통해 우리는 메모리 파티션, 가상 메모리, 스왑 공간 등을 포함한 Linux 시스템 메모리 관리에 대한 기본 지식을 배웠습니다. 실제 업무에서는 올바른 메모리 관리를 통해 시스템의 안정성과 성능을 향상시키고, 메모리 문제로 인한 예상치 못한 장애를 방지할 수 있습니다. 이 글의 소개가 여러분이 리눅스 시스템 메모리 관리의 원리와 방법을 더 잘 이해하고 다양한 메모리 관리 문제를 쉽게 처리하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

위 내용은 더 이상 메모리 문제를 걱정할 필요가 없습니다. Linux 시스템 메모리 관리 소개의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!