Linux内存管理51篇

[linux内存管理] 第027篇 Linux ARM64 虚拟地址布局 8月前 1 条 林渡
[linux内存管理] 第027篇 Linux ARM64 虚拟地址布局

本文讨论了ARM64架构下Linux内核的虚拟地址布局。文章指出，尽管ARM64地址宽度为64位，但最大支持的物理地址为48位，即256T。虚拟地址宽度可以选择36位、39位、42位、47位、48位或52位，以39位为例，用户空间和内核空间大小均为512G。文章还详细介绍了内核虚拟地址空间分布，包括线性映射区域、模块区域、内核镜像区域、VMEMMAP区域、PCI I/O区域、固定映射区域等。最后，文章解释了线性空间下移的原因，并展示了虚拟地址空间总体分布图。
[linux内存管理] 第026篇 从内核源码看 slab 内存池的创建初始化流程 8月前 评论 林渡
[linux内存管理] 第026篇 从内核源码看 slab 内存池的创建初始化流程

本文详细介绍了Linux内核中slab内存池的创建过程，从源码层面解释了slab cache的架构设计和实现。文章首先介绍了slab cache的创建接口函数kmem_cache_create，并解释了其参数与slab cache结构体属性的对应关系。接着，文章深入分析了slab cache创建的详细流程，包括获取锁、参数校验、查找可复用的slab cache、计算slab对象的内存布局、初始化slab cache的重要属性、创建本地cpu缓存和NUMA节点缓存等步骤。此外，文章还介绍了slab allocator体系的初始化过程，解释了如何解决先有鸡还是先有蛋的问题，并详细说明了slab对象的内存布局和计算slab所需物理内存页个数的逻辑。最后，文章总结了slab cache的创建流程和架构，并展望了后续对slab内存池内存分配的深入探讨。
[linux内存管理] 第025篇 细节拉满，80 张图带你一步一步推演 slab 内存池的设计与实现 8月前 评论 林渡
[linux内存管理] 第025篇 细节拉满，80 张图带你一步一步推演 slab 内存池的设计与实现

本文介绍了 Linux 内核中的 slab 内存池，用于高效地分配和释放小内存块。作者首先回顾了 Linux 内存分配的宏观流程，然后引出 slab 内存池的产生背景和优势。slab 内存池将频繁使用的小内存块池化，避免了频繁的内存分配和释放带来的性能开销。文章详细介绍了 slab 对象池的内存布局，包括对齐、red zone、freepointer 和状态信息等。接着，文章分析了 slab 的总体架构设计，包括 kmem_cache、kmem_cache_cpu 和 kmem_cache_node 等数据结构。最后，文章详细介绍了 slab 内存分配和释放的原理，包括从本地 cpu 缓存、partial 列表、NUMA 节点缓存和伙伴系统中分配和释放内存的场景。
[linux内存管理] 第023篇 watermark详解 11月前 评论 林渡
[linux内存管理] 第023篇 watermark详解

本文探讨了 Linux 内存管理中的水位机制，特别是 `zoned page frame allocator` 如何使用水位来控制内存分配和回收。文章首先介绍了 `struct zone` 结构体和三种水位 `WMARK_MIN`、`WMARK_LOW` 和 `WMARK_HIGH` 的概念及其作用。随后，文章详细分析了水位的初始化过程，包括计算 `min_free_kbytes`、更新内存区水位、刷新内存区统计阈值和初始化低内存保留等步骤。接着，文章讨论了快速分配和慢速分配中的水位检测机制，以及 `kswapd` 和内存规整过程中的水位检测。最后，文章强调了调整内存水位的重要性，以及如何根据不同业务场景进行优化。
[linux内存管理] 第022篇 buddy内存管理之慢速分配 2025-02-19 评论 林渡
[linux内存管理] 第022篇 buddy内存管理之慢速分配

延续对内核内存分配机制的深入解析，本文聚焦于`__alloc_pages`函数中的慢速分配流程。当快速分配失败后，系统会启用慢速路径，通过多种方式尝试获得所需页，包括直接回收、内存规整、唤醒kswapd线程与触发OOM机制。详细剖析了关键参数如`can_direct_reclaim`（是否允许回收）、`costly_order`（大块分配压力）、`__GFP_ATOMIC`滥用检查，以及规整与回收触发条件。代码层面揭示内存分配失败时的处理逻辑，强调高效而严谨的回退与重试机制，保证系统最大程度完成分配需求，并在极端情况下输出详细警告。
[linux内存管理] 第020篇 Linux内核slab内存的越界检查SLUB_DEBUG的原理剖析 2025-02-11 评论 林渡
[linux内存管理] 第020篇 Linux内核slab内存的越界检查SLUB_DEBUG的原理剖析

越界访问常引发难以定位的系统异常，尤其在驱动开发中隐蔽性极高。SLUB DEBUG通过在分配内存对象周围设置特殊区域和magic数，有效检测越界（OOB）、用后即弃（UAF）等问题。借助Red zone和padding机制，能精准发现内存溢出及链表破坏，搭配slabinfo工具主动触发检测。
[linux内存管理] 第019篇 buddy分配器基础知识以及分配器api接口 2025-01-07 评论 林渡
[linux内存管理] 第019篇 buddy分配器基础知识以及分配器api接口

本文主要介绍了Linux内存管理中的伙伴系统，它是Linux内核中基本的内存分配系统，涉及页面分配、页面回收、页面规整等机制。文章详细剖析了快速分配之前的一些基础知识，包括分配掩码、分配标志、分配的API接口以及Linux对于伙伴系统的设计思路。伙伴系统将空闲页面分成11个块链表，每个块链表管理着2的幂次方个连续页面，内存管理框图展示了其组织结构。同时，文章还解释了内存块是如何连接的，以及伙伴系统的合并机制。