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Linux 記憶體管理

每個 process 看到的是自己獨立的 virtual address space，實體記憶體 (physical memory) 由 kernel 統一管理。virtual → physical 的轉換靠 MMU 搭配 page table 完成。

Paging 與 MMU​

  • 記憶體以固定大小的 page 管理（x86-64 常見 4 KiB，也支援 2 MiB / 1 GiB huge page）。
  • MMU 逐級走 page table 做位址轉換，並用 TLB 快取近期轉換結果加速。
  • 存取未映射或無權限的頁 → page fault；kernel 可據此做 demand paging、copy-on-write。

配置器 (allocator)​

  • Buddy system：以 2 的次方的頁區塊管理實體頁，配置/釋放時分裂或合併，減少 external fragmentation。
  • Slab / slub：在 buddy 之上，為固定大小的 kernel 物件 (如 task_struct, inode) 做快取，減少 internal fragmentation 並加速配置。

Swap​

  • 記憶體吃緊時，把較少用的 page 寫到 swap（分割區或檔案），釋放實體記憶體。
  • 過度 swap 會造成 thrashing；vm.swappiness 可調整傾向。

觀察指令：free -h、vmstat、/proc/meminfo。