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2024年1月14日发(作者：linux系统安装redis)
linux中内核的物理内存分配基本方式
Linux操作系统是一种开源的、基于Unix的操作系统，广泛应用于服务器和嵌入式设备上。它的内核是Linux操作系统的核心部分，负责管理硬件资源和提供对各种操作系统功能的支持。物理内存(Physical Memory)是计算机系统中的一个重要组成部分，它用于存储操作系统和应用程序的数据和指令。Linux内核实现了多种物理内存分配方式，本文将逐步介绍这些基本方式。
物理内存的分配是指将系统中可用的物理内存划分并分配给不同的进程和任务使用。Linux内核中的物理内存分配涉及到多个层次和组件，包括内存管理子系统、虚拟内存管理子系统以及具体的分配函数和算法。
在Linux内核中，物理内存的分配基本方式包括连续内存分配和分页内存分配。下面我们将分别介绍这两种方式。
一、连续内存分配
连续内存分配是指将物理内存划分为连续的块，并按照请求的大小分配给进程。在Linux内核中，连续内存分配通常发生在系统启动过程中的初始化阶段。内核会首先获取全部可用的物理内存范围，然后按照一定规则进行划分，如将物理内存空间划分为若干个大小相等的页框。
内核根据特定的算法和策略来管理和分配这些连续内存块。例如，内核可
以使用“buddy system”算法来管理连续内存空间。该算法将连续内存空间划分为不同大小的块，并维护一个二叉树结构来描述这些块的空闲状态。当进程需要分配内存时，内核会按照一定规则从二叉树中选择一个合适大小的块，并将其标记为已分配。
二、分页内存分配
分页内存分配是指将物理内存划分为一系列固定大小的页框，并按页的单位进行内存分配。在Linux内核中，页的大小通常为4KB或者更大。分页内存分配是Linux内核中的主要内存管理方式之一。
Linux内核使用页表机制来实现虚拟内存到物理内存的映射，以及页的分配和管理。页表是一种数据结构，它记录了虚拟内存和物理内存之间的映射关系。内核通过页表来查找虚拟内存页对应的物理内存页，并进行内存访问和管理。
分页内存分配在Linux内核中主要通过以下步骤进行：
1. 初始化页表：在系统启动时，内核会创建初始的页表并建立虚拟内存和物理内存的映射关系。
2. 分配物理内存页：当进程需要分配内存时，内核会在已分配的物理内存中查找一个空闲的物理内存页。
3. 更新页表：内核在分配物理内存页后，会在页表中更新对应的映射关系，
将虚拟内存页与物理内存页进行绑定。
4. 内存释放：当进程释放内存时，内核会将物理内存页标记为空闲，并更新页表中的映射信息。
需要注意的是，Linux内核还通过了伙伴系统（buddy system）算法来管理和分配物理内存页。该算法将物理内存页划分为不同大小的块，并使用一个位图来记录每个块的状态（已分配或空闲）。通过这种方式，Linux内核可以高效地管理大量的物理内存页。
总结：
Linux内核的物理内存分配基本方式包括连续内存分配和分页内存分配。连续内存分配将物理内存划分为连续的块，并按照请求的大小分配给进程。分页内存分配则将物理内存划分为固定大小的页框，并按页的单位进行内存分配。这两种方式都在Linux内核中得到了广泛应用，并通过特定的算法和数据结构实现了高效的内存管理。通过合理的物理内存分配方式，Linux内核能够更好地管理和利用系统的内存资源，提高系统性能和稳定性。
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