linux - RAM如何分配？

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这是关于计算机科学的一个新手问题:ram是如何分配的？

例如，我使用Windows。我可以知道程序使用了哪些地址吗？ Windows如何分配内存？连续还是不连续？
在Linux操作系统上是否一样？

而且，我可以通过程序访问整个ram吗？ (我不相信，但是...)

您知道与此相关的任何好的讲座/文档吗？

最佳答案

首先，当您认为要分配RAM时，实际上并没有。我知道这很令人困惑，但是一旦您了解了它的工作原理，它实际上并不复杂。继续阅读。

RAM由操作系统以称为“页面”的单位分配。通常，这意味着4kiB的连续区域，但是其他大小也是可能的(更复杂的是，现代处理器上支持“大页面”(通常为1-4MiB))，并且操作系统可能会有分配粒度不同于页面大小，例如Windows的页面大小为4kiB，粒度为64kiB)。
让我们忽略这些额外的细节，只考虑具有一种特定大小(4KiB)的“页面”。

如果您分配和使用的区域大于系统页面的大小，通常而不是具有连续的内存，但是您仍然会认为它是连续的，因为您的程序只能在虚拟地址中“思考”。实际上，您可能正在使用两个(或多个)根本不连续的页面，但看起来似乎是连续的。这些虚拟地址由MMU透明地转换为实际地址。
此外，并非您认为分配的所有内存始终都一定存在于RAM中，并且相同的虚拟地址可能在不同的时间对应于完全不同的RAM(例如，当页面换出并随后又换入时) -您的程序将在相同的地址看到它，但实际上它很可能在不同的RAM中)。

虚拟内存是一种非常强大的工具。尽管程序中的一个地址只能(最多)引用RAM中的一个物理地址(在特定页面中)，但RAM的一个物理页可以映射到程序中的多个不同地址，甚至可以映射到多个独立程序中。
例如，可以创建“圆形”存储区域，并且共享库中的代码通常被加载到一个存储位置，但是同时被许多程序使用(并且在这些不同的程序中将具有不同的地址)。或者，您可以使用该技术在程序之间共享内存，这样，当一个程序写入某个地址时，另一个程序的内存位置中的值就会更改(因为它是完全相同的内存!)。

在较高的层次上，您要求标准库提供内存(例如malloc)，并且标准库以某种或多或少未指定的方式管理已保留的区域池(有许多不同的分配器实现，它们都有共同点您可以要求他们提供内存，并给他们一个地址-这就是您认为不分配RAM的地方。
当分配器需要更多内存时，它会要求操作系统保留另一个块。在Linux下，这可能是sbrk和mmap，在Windows下，这可能是VirtualAlloc。

通常，您可以对内存执行三项操作，并且在Linux和Windows(以及所有其他现代OS)下，内存通常可以使用相同的功能，尽管所使用的API函数有所不同，并且还有一些细微的差异。

您可以保留它，除了逻辑上划分您的地址空间(仅您的进程在乎这一点)之外，它几乎不执行任何操作。
接下来，您可以提交它，这不会做太多，但是会在一定程度上影响其他进程。系统对可以为所有进程分配的内存有一个总限制(物理RAM加页面文件大小)，并且它会对此进行跟踪。这意味着您提交的内存与另一个进程可以提交的限制相同。否则，再次发生的事情就不多了。
最后，您可以访问内存。最后，这具有明显的作用。首次访问页面时，会发生错误(因为该页面根本不存在!)，并且操作系统要么从文件中获取某些数据(如果该页面属于映射)，要么清除某些页面(可能在第一次访问后)将其保存到磁盘)。然后，操作系统会调整虚拟内存系统中的结构，以便在您访问的地址处看到RAM的此物理页面。

从您的角度来看，这些都不是可见的。它就像魔术一样工作。

可以检查进程以了解其地址空间中使用了哪些区域，并且有可能(但毫无意义)将其转换为物理地址。请注意，在不同时间运行的同一程序可能会存储例如一个位于不同地址的特定变量。在Windows下，例如，您可以使用VMMap工具检查进程的内存分配。

如果编写自己的操作系统，则只能使用所有RAM，因为OS总是保留很少的内存，用户进程无法使用这些内存。
否则，原则上您可以使用[几乎]所有内存。但是，是否可以直接使用那么多取决于您的进程是32位还是64位。如今的计算机通常具有比32位地址更多的RAM，因此您要么需要使用地址窗口扩展名，要么您的进程必须是64位。同样，即使给定的RAM量原则上可以使用32位寻址，某些地址空间因素(例如fragentation，内核保留)也可能会阻止您直接使用所有内存。

关于linux - RAM如何分配？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/21801485/

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