linux内核占用内存（内核内存布局与堆管理）

64位Linux一般使用48位来表示虚拟地址空间，43位表示物理地址， 通过命令：cat /proc/cpuinfo，今天小编就来说说关于linux内核占用内存?下面更多详细答案一起来看看吧!

linux内核占用内存

64位Linux一般使用48位来表示虚拟地址空间，43位表示物理地址， 通过命令：cat /proc/cpuinfo。

cat /proc/meminfo

ARM64架构处理器采用48位物理寻址机制，最大可寻找256TB的物理地址空间。对于目前应用完全足够，不需要扩展到64位的物理寻址。虚拟地址也同样最大支持48位寻址，所以 在处理器架构设计上，把虚拟地址空间划分为两个空间，每个空间最大支持256TB，linux内核在大多数体系结构上都把两个地址划分为：用户空间和内核空间。用户空间：0x0000_0000_0000_0000至0x0000_ffff_ffff_ffff。内核空间：0xffff_0000_0000_0000至0xffff_ffff_ffff_ffff。

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QEMU平台，可以打印ARM64架构linux内核内存分布情况。

堆是进程中主要用于动态分配变量和数据 的内存区域，堆的管理对应程序员不是直接可见的。因为它依赖标准库提供的各个辅助函数（其 中最重要的是malloc）来分配任意长度的内存区。 malloc和内核之间的经典接口是brk系统调用，负责扩展/收缩堆。 堆是一个连续的内存区域，在扩展时自下至上增长。其中mm_struct结构，包含堆在虚拟地 址空间中的起始和当前结束地址(start_brk和brk)。

brk机制基于匿名映射实现，以减少内部的开销。在检查过用于brk的值的新地址未超出堆的限制之后，sys_brk第一个重要的操作是将请求的地址按页长对齐。brk()用于用户进程想内核申请空间，用于扩展用户堆栈空间，或者回收用户堆栈空间。malloc()为小空间申请，brk()为大空间申请。do_brk()用于增长动态分配区。do_munmap()释放动态分配区。

/* * this is really a simplified "do_mmap". it only handles * anonymous maps. eventually we may be able to do some * brk-specific accounting here. */ // 将addr位置向后继续申请len字节长度，用于扩展堆的内存长度 static unsigned long do_brk(unsigned long addr, unsigned long len) { struct mm_struct *mm = current->mm; struct vm_area_struct *vma, *prev; unsigned long flags; struct rb_node **rb_link, *rb_parent; pgoff_t pgoff = addr >> PAGE_SHIFT; int error; // 对len这个长度进行页面对齐,判断页面对齐之后是否超界 len = PAGE_ALIGN(len); if (!len) return addr; flags = VM_DATA_DEFAULT_FLAGS | VM_ACCOUNT | mm->def_flags; // 检查是否有足够的内存空间来分析len大小的内存。判断虚拟地址空间是否有足够的空间 error = get_unmapped_area(NULL, addr, len, 0, MAP_FIXED); if (offset_in_page(error)) return error; error = mlock_future_check(mm, mm->def_flags, len); if (error) return error; /* * mm->mmap_sem is required to protect against another thread * changing the mappings in case we sleep. */ verify_mm_writelocked(mm); /* * Clear old maps. this also does some error checking for us */ // 循环遍历用户进程红黑树中的VMA，根据addr查找合适的插入点 while (find_vma_links(mm, addr, addr len, &prev, &rb_link, &rb_parent)) { if (do_munmap(mm, addr, len)) return -ENOMEM; } /* Check against address space limits *after* clearing old maps... */ // 检查是否要对虚拟区间进行扩充 if (!may_expand_vm(mm, len >> PAGE_SHIFT)) return -ENOMEM; if (mm->map_count > sysctl_max_map_count) return -ENOMEM; // 判断系统是否有足够的内存 if (security_vm_enough_memory_mm(mm, len >> PAGE_SHIFT)) return -ENOMEM; /* Can we just expand an old private anonymous mapping? */ // 判断是否可以合并 vma = vma_merge(mm, prev, addr, addr len, flags, NULL, NULL, pgoff, NULL, NULL_VM_UFFD_CTX); if (vma) goto out; /* * create a vma struct for an anonymous mapping */ // 没有办法合并 新创建一个VMA VMA地址空间是[addr, addr len] vma = kmem_cache_zalloc(vm_area_cachep, GFP_KERNEL); if (!vma) { vm_unacct_memory(len >> PAGE_SHIFT); return -ENOMEM; } INIT_LIST_HEAD(&vma->anon_vma_chain); //指向匿名域指针 vma->vm_mm = mm; // 分别保存虚拟内存空间的首地址 末地址 单位字节 vma->vm_start = addr; vma->vm_end = addr len; vma->vm_pgoff = pgoff; //文件映射的偏移量 单位页面 // VM_EXEC:可以被执行 // VM_IO:这个区间映射一个设备的I/O地址空间 // VM_SHM:页用于IPC内存共享 // VM_SHARED:页可以被多个进程共享 vma->vm_flags = flags; //保存VMA标志位 vma->vm_page_prot = vm_get_page_prot(flags); //访问权限 vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent); out: //增加进程地址空间长度 perf_event_mmap(vma); mm->total_vm = len >> PAGE_SHIFT; if (flags & VM_LOCKED) mm->locked_vm = (len >> PAGE_SHIFT); vma->vm_flags |= VM_SOFTDIRTY; return addr; }