深入探索Linux内存管理：初学者指南

计算机的核心部分是 CPURAM 是 CPU 的前端门户进入 CPU 的所有内容都将通过 RAM。例如如果有一个正在加载的进程则该进程将首先加载到 RAM 中CPU 将从 RAM 获取进程数据。但为了使其更快CPU 具有一级、二级、三级缓存。这些缓存就像 RAM一样但是它集成在 CPU 上并且CPU 上的缓存量非常小因为它非常昂贵而且对所有指令也不是很有用。因此进程信息是从 RAM 复制到 CPUCPU 构建其缓存。缓存在 Linux 上的内存管理中也起着重要作用。如果用户从硬盘请求信息则将其复制到 RAM并从 RAM 为用户提供服务。当信息从硬盘复制时它被放置在所谓的页面缓存中。因此页面缓存存储最近请求的数据以便在再次需要相同的数据时使其更快。如果用户开始修改数据它也会进入RAM从RAM到硬盘但这只有在数据在RAM中停留足够长的时间时才会发生。数据不会立即从RAM写入硬盘但为了优化对硬盘的写入Linux采用了脏缓存的概念。它尝试缓冲尽可能多的数据以创建有效的写入请求。因此计算机上发生的一切都通过RAM。所以在 Linux 计算机上使用 RAM 对于 Linux 操作系统的良好运行至关重要。接下来讨论 Linux 内存管理的各个部分并了解与此流程相关的不同术语。二、了解虚拟内存在分析 Linux 内存使用情况时应该了解 Linux 如何使用虚拟内存和驻留内存。Linux 上的虚拟内存从字面上理解它是可以引用 Linux 内核的不存在的内存量。查看总物理内存代码语言Bash自动换行AI代码解释$ grep MemTotal /proc/meminfo MemTotal: 7023012 kB查看虚拟内存代码语言Bash自动换行AI代码解释$ grep VmallocTotal /proc/meminfo VmallocTotal: 34359738367 kB可以看到有32TB的虚拟内存。如果在 Linux 中当一个进程加载时这个进程需要内存指针而这些内存指针实际上不必引用实际的物理 RAM这就是使用虚拟内存的原因。Linux 内核使用虚拟内存来允许程序进行内存预留。进行此保留后其他应用程序无法保留相同的内存。进行预留是设置指针的问题仅此而已。这并不意味着内存预留实际上也会被使用。当程序必须使用它保留的内存时它将发出系统调用即内存实际上将被分配。三、什么是内存过度分配和 OOM在top命令中可以看到virt列和res列。VIRT用于虚拟内存。这是进程当前分配的千字节数。RES是Resident这就是真正使用的内存。展开代码语言Bash自动换行AI代码解释top - 15:03:09 up 4:49, 1 user, load average: 0.00, 0.00, 0.00 Tasks: 33 total, 1 running, 32 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.0 us, 0.4 sy, 0.0 ni, 99.6 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st MiB Mem : 6858.4 total, 5317.5 free, 530.4 used, 1010.5 buff/cache MiB Swap: 2048.0 total, 2048.0 free, 0.0 used. 6082.8 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME COMMAND 1 root 20 0 19512 12496 8292 S 0.0 0.2 0:01.09 systemd 2 root 20 0 2280 1300 1188 S 0.0 0.0 0:00.00 init-systemd(Ub 7 root 20 0 2280 4 0 S 0.0 0.0 0:00.00 init 36 root 19 -1 47736 15292 14280 S 0.0 0.2 0:00.15 systemd-journal 56 root 20 0 21964 5916 4552 S 0.0 0.1 0:00.16 systemd-udevd 74 root 20 0 4492 172 20 S 0.0 0.0 0:00.00 snapfuse 75 root 20 0 4624 176 24 S 0.0 0.0 0:00.00 snapfuse 76 root 20 0 4848 1808 1340 S 0.0 0.0 0:00.76 snapfuse 77 root 20 0 4728 1744 1240 S 0.0 0.0 0:01.96 snapfuse 80 root 20 0 4972 1748 1240 S 0.0 0.0 0:01.19 snapfuse 87 systemd 20 0 25532 12636 8440 S 0.0 0.2 0:00.16 systemd-resolve 99 root 20 0 4304 2648 2404 S 0.0 0.0 0:00.02 cron 103 message 20 0 8584 4652 4120 S 0.0 0.1 0:00.28 dbus-daemon 130 root 20 0 30104 19232 10436 S 0.0 0.3 0:00.10 networkd-dispat 135 syslog 20 0 222400 5140 4312 S 0.0 0.1 0:00.02 rsyslogd 136 root 20 0 1984488 44964 18804 S 0.0 0.6 0:06.75 snapd 137 root 20 0 15324 7344 6400 S 0.0 0.1 0:00.19 systemd-logind 194 root 20 0 4780 3372 3132 S 0.0 0.0 0:00.08 subiquity-serve 201 root 20 0 3236 1064 980 S 0.0 0.0 0:00.00 agetty 213 root 20 0 3192 1088 1004 S 0.0 0.0 0:00.00 agetty 214 root 20 0 107216 21880 13256 S 0.0 0.3 0:00.05 unattended-upgr 310 root 20 0 721880 80592 21184 S 0.0 1.1 0:16.32 python3.10 343 root 20 0 2288 112 0 S 0.0 0.0 0:00.00 SessionLeader 344 root 20 0 2304 116 0 S 0.0 0.0 0:00.00 Relay(345) 345 fly 20 0 6216 5124 3376 S 0.0 0.1 0:00.04 bash 346 root 20 0 7524 4916 3992 S 0.0 0.1 0:00.00 login 403 fly 20 0 16928 9336 7860 S 0.0 0.1 0:00.04 systemd 404 fly 20 0 168756 3376 16 S 0.0 0.0 0:00.00 (sd-pam) 409 fly 20 0 6120 4900 3316 S 0.0 0.1 0:00.01 bash 421 root 20 0 44208 37496 10048 S 0.0 0.5 0:24.72 python3 609 root 20 0 293000 20340 17432 S 0.0 0.3 0:00.18 packagekitd 613 root 20 0 234492 6680 6048 S 0.0 0.1 0:00.06 polkitd 4847 fly 20 0 7788 3648 3044 R 0.0 0.1 0:00.00 top可以看到Linux系统为进程分配了大量的内存如果将所有这些VIRT内存相加会发现远远超过该系统中可用的物理 RAM 的总和。这就是所说的内存过度分配。