linux - Linux内核内存管理，它是否一直使用连续的内存页面？

Question

linux内核是否连续分配内存，例如从malloc？如果没有大的部分可用，但较小的部分可以作为一个整体，Linux 会使用它吗？

Answer 1

我假设在问题中，“连续”是指物理内存。

您在进程执行时看到的所有地址，例如当您使用gdbor时addr2line，都是虚拟地址。到物理内存的映射保留在底层。

malloc通常不是系统调用。它是围绕特定平台的系统调用（例如mmapor brk）的包装器。当被进程调用时，它会导致调用进程的内存被扩展。

例如，malloc(40960)可以请求 10 页内存，假设 4KB 页大小。内存管理单元(MMU) 不会立即在物理内存中分配 10 页。而是将新条目（本例中为 10 个）添加到调用进程的地址空间，即在该进程的页表中添加新条目。此虚拟内存将是连续的。

现在假设在稍后的执行过程中，进程尝试使用这块新分配的内存，此时，由于进程触及了未分配的内存，因此调用了页面错误。然后，MMU 将在 RAM 中分配一个实际的物理页（4096 个连续字节），更新页表并恢复进程的执行。

所以我们唯一可以确定的是，40960 字节中的 4096 字节（一页）在物理内存 (RAM) 中是连续的，尽管整个 40960 字节（10 页）在虚拟内存中显示为连续的。这 10 个页面中的任何一个或所有页面都可以映射到分散在 RAM 中的页面。

虚拟内存隐藏了这一点，并为进程提供了一个干净、连续的空间。MMU 使用页表通过将虚拟内存映射到物理内存来提供后端支持。

Answer 2

在 linux 内核中，内存分配是使用 kmalloc 或 vmalloc 完成的。kmalloc 分配物理上连续的内存，而 vmalloc 分配物理上不连续的内存。kmalloc 和 vmalloc 都会为您提供连续的虚拟内存空间。这是使用页表完成的。

Answer 3

我相信使用 malloc() 分配内存的物理映射可以是不连续的，并且确实是操作系统的责任。它可能是连续的，也可能不是连续的。

想到一个名为 kmalloc() 的函数，如果可用，它将分配连续的“物理”内存。