linux内核注释-第8章内存

1.doc--108第第8章章内存内存内存是内核所管理的最重要的资源之一。某进程区别于其它进程的一个特征是两个进程存在于逻辑上相互独立的内存空间（与之相反，线程共享内存）。即使进程都是同一程序的实例，比如，两个xterm或两个Emacse，内核都会为每个进程安排内存空间，使得它们看起来像是在系统之上运行的唯一进程。当一个进程不可能偶然或恶意的修改其它进程的执行空间时，系统的安全性和稳定性就会得到增强。内核也生存在它自己的内存空间之中，即内核空间（kernelspace）。与之对应的是用户空间（userspace），它是所有非内核任务所处的内存空间的一个通用术语。虚拟内存虚拟内存计算机系统包括不同级别的存储器。图8-1说明了这些存储器中最重要的几项，并且以我自己原有的Linux机器（Linuxbox）为例标注了一些参数的估计值。当你从左向右观察该图时，会发现存储器容量越来越大而速度却越来越慢（而且每字节价格也会更低）。尤其令人注意的是，访问速度跨越了3个数量级（乘数因子为1000），而容量竟跨越了超过8个数量级（乘数因子为312500000）。（实际上有时速度的差异是可以被掩盖的，不过这些数字足以很好的说明这一部分讨论的目的。）最大的差距体现在最后两个：RAM和磁盘上，它们又分别可被称作主存和辅存。额外附加的存储器空间总是十分诱人的，即使它们也很慢。如果在RAM被用完时，通过暂时把不用的代码和数据转移到磁盘上以腾出更多空间的方法来使用磁盘代替RAM的话，那将是很好的一件事情。正如读者可能已经知道的，Linux恰好能够做到这一点，这被称之为虚拟内存（virtualmemory）。虚拟内存是一种对RAM和磁盘（或称之为：主存和辅存）进行无缝混合访问的技术。所有这些（虚拟）内存对于应用程序来说就好像它真的存在一样。当然我们知道它并非真的内存，这正是为什么它被称为是“虚拟的”，但是多亏了内核使得应用程序无法分辨出它们的区别。对于应用程序来说，就好像真的有很大数量的RAM，只不过有时候比较慢而已。术语“虚拟内存”还有另外一层意思，从严格意义来讲是与前述的第一种意思没有关系的。这里的虚拟内存指的是对进程驻留地址进行欺骗的方法。每个进程都会有这样一种错觉，认为它的地址是从0开始并由此连续向上发展的。很明显，这一点同时对所有进程都成立是不可能的，但是在生成代码的时候这个假定（fiction）却能够带来很大方便，这是由于进程不必知道它们是否真正从0地址开始驻留，而且它们也不必去关心此事。这两种意思也不必相关，因为一个操作系统从理论上可以给每个进程分配一个独有的逻辑地址空间而不用混合使用主存和辅存。然而在所有我已经知道的系统中（对这两种虚拟内存的实现方式）要么都采纳要么都不采纳，这一点可能会在开始时令人感到困惑。为了避免这种意义上的分歧，有人倾向于术语“虚拟内存”代表逻辑地址空间（logical-address-space）的意义，同时使用“分页（paging）”或“交换”表示磁盘作为内存使用（disk-as-memory）的含义。尽管这种严格的区分具有充足的理由，但是我更喜欢普通的用法。除非上下文要求，否则我很少花费精力对它们进行区分。