嵌入式操作系统的内存，你了解多少？

linux 内存是后台开发人员，需要深入了解的计算机资源。合理的使用内存，有助于提升机器的性能和稳定性。本文主要介绍 linux 内存组织结构和页面布局，内存碎片产生原因和优化算法，linux 内核几种内存管理的方法，内存使用场景以及内存使用的那些坑。从内存的原理和结构，到内存的算法优化，再到使用场景，去探寻内存管理的机制和奥秘。

一、走进 linux 内存

1、内存是什么？

1)内存又称主存，是 CPU 能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成

2)内存的特点是存取速率快

2、内存的作用

1)暂时存放 cpu 的运算数据

2)硬盘等外部存储器交换的数据

3)保障 cpu 计算的稳定性和高性能

二、 linux 内存地址空间

1、linux 内存地址空间 Linux 内存管理全貌

2、内存地址——用户态&内核态

• 用户态：Ring3 运行于用户态的代码则要受到处理器的诸多

• 内核态：Ring0 在处理器的存储保护中，核心态

• 用户态切换到内核态的 3 种方式：系统调用、异常、外设中断

• 区别：每个进程都有完全属于自己的，独立的，不被干扰的内存空间；用户态的程序就不能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用；内核态线程共享内核地址空间；

3、内存地址——MMU 地址转换

• MMU 是一种硬件电路，它包含两个部件，一个是分段部件，一个是分页部件

• 分段机制把一个逻辑地址转换为线性地址

• 分页机制把一个线性地址转换为物理地址

5、内存地址——分页机制（32 位）

• 分页机制是在分段机制之后进行的，它进一步将线性地址转换为物理地址

• 10 位页目录，10 位页表项， 12 位页偏移地址

• 单页的大小为 4KB

6、用户态地址空间

• TEXT：代码段可执行代码、字符串字面值、只读变量

• DATA：数据段，映射程序中已经初始化的全局变量

• BSS 段：存放程序中未初始化的全局变量

• HEAP：运行时的堆，在程序运行中使用 malloc 申请的内存区域

• MMAP：共享库及匿名文件的映射区域

• STACK：用户进程栈

7、内核态地址空间