为什么 Linux 需要虚拟内存 · Why's THE Design? - 面向信仰编程 · /whys-the-design-os-virtual-memory

draveness commented 4 years ago

https://draveness.me/whys-the-design-os-virtual-memory/

BaoXuebin commented 4 years ago

对我这个不太熟悉计算机底层原理的开发者来说，看的似懂非懂。不过感谢博主的这个系列，受益良多。

draveness commented 4 years ago

对我这个不太熟悉计算机底层原理的开发者来说，看的似懂非懂。不过感谢博主的这个系列，受益良多。

感谢支持，不清楚的话可以说一说

AmazingRise commented 4 years ago

感谢博主的分享，受益匪浅。但对于为什么每层的页表结构只能够负责 8 位虚拟地址的寻址？还是有些不解。这个是只要做到字节对齐(4的倍数)就可以，或是有什么其它的限制？还有，为什么文中提到的最底层的页表是12位？

先谢谢博主了！

BaoXuebin commented 4 years ago

@draveness

对我这个不太熟悉计算机底层原理的开发者来说，看的似懂非懂。不过感谢博主的这个系列，受益良多。

感谢支持，不清楚的话可以说一说

嗯，已买书准备深入学习；半路出家，始终很难理解某些基本概念，需要系统的补课:-)

draveness commented 4 years ago

感谢博主的分享，受益匪浅。但对于为什么每层的页表结构只能够负责 8 位虚拟地址的寻址？还是有些不解。这个是只要做到字节对齐(4的倍数)就可以，或是有什么其它的限制？还有，为什么文中提到的最底层的页表是12位？

先谢谢博主了！

这个问题先放一放，看看其他人有没有想法

draveness commented 4 years ago

@draveness

对我这个不太熟悉计算机底层原理的开发者来说，看的似懂非懂。不过感谢博主的这个系列，受益良多。

感谢支持，不清楚的话可以说一说

嗯，已买书准备深入学习；半路出家，始终很难理解某些基本概念，需要系统的补课:-)

可以看看 Computer Systems: A Programmer's Perspective 很不错的书

shangwen commented 4 years ago

想问您是通过什么工具画图的很简洁很清晰

draveness commented 4 years ago

@shangwen 想问您是通过什么工具画图的很简洁很清晰

你看看文章最底下

liuyhAttach commented 4 years ago

个人觉得以下这2者之间应该要明确区分开来，便于理解

物理内存映射成虚拟内存，达到抽象和隔离的作用
因为物理内存空间不足以支撑系统内所有进程的虚拟内存需求，利用页面置换来复用物理内存，部分进程的存储数据（暂时不需要使用的）被放入到磁盘空间中，这部分磁盘空间叫虚拟内存

draveness commented 4 years ago

个人觉得以下这2者之间应该要明确区分开来，便于理解

物理内存映射成虚拟内存，达到抽象和隔离的作用

因为物理内存空间不足以支撑系统内所有进程的虚拟内存需求，利用页面置换来复用物理内存，部分进程的存储数据（暂时不需要使用的）被放入到磁盘空间中，这部分磁盘空间叫虚拟内存

你说的两者是指物理内存和虚拟内存么？

AmazingRise commented 4 years ago

这两者都是虚拟内存，但专业点来讲，一般更倾向于把后者称为交换

draveness commented 4 years ago

这两者都是虚拟内存，但专业点来讲，一般更倾向于把后者称为交换

文中没有提到 Swap 说的都是 Paging 页面调度

AmazingRise commented 4 years ago

这两者都是虚拟内存，但专业点来讲，一般更倾向于把后者称为交换

文中没有提到 Swap 说的都是 Paging 页面调度

噢我回楼上那位

zu1k commented 4 years ago

@AmazingRise 感谢博主的分享，受益匪浅。但对于为什么每层的页表结构只能够负责 8 位虚拟地址的寻址？还是有些不解。这个是只要做到字节对齐(4的倍数)就可以，或是有什么其它的限制？还有，为什么文中提到的最底层的页表是12位？

先谢谢博主了！

最后12位指的是一个内存页，12位正好是4K的页大小，表示数据在页内偏移量

至于为什么页表是8位地址寻址，这个不太清楚。前面的页表寻址是为了找后面的页表，按照4层页表结构来讲也已经能达到44位虚拟地址的寻址了

Coolxc commented 4 years ago

不知道为什么必须要8位诶，可能是为了完美的利用页面空间吧。对于64位的虚拟内存，如果低12位是偏移量，那么剩下52位作为页号。如果页面大小为4KB，页表项大小为4B，那么每个页面最多可以存放2的10次方个页表项也就是每级页表最多为10位。那么52位最少需要6级页表。这个假设不知道对不对欸。

zu1k commented 4 years ago

@YangQQ1312045515 不知道为什么必须要8位诶，可能是为了完美的利用页面空间吧。对于64位的虚拟内存，如果低12位是偏移量，那么剩下52位作为页号。如果页面大小为4KB，页表项大小为4B，那么每个页面最多可以存放2的10次方个页表项也就是每级页表最多为10位。那么52位最少需要6级页表。这个假设不知道对不对欸。

我刚刚仔细看了那个四级页表的文档，发现我们被作者的图误导了，人家文档上四级页表分别占了 8\9\9\9位，作者的图画的全是8位

draveness commented 4 years ago

@YangQQ1312045515 不知道为什么必须要8位诶，可能是为了完美的利用页面空间吧。对于64位的虚拟内存，如果低12位是偏移量，那么剩下52位作为页号。如果页面大小为4KB，页表项大小为4B，那么每个页面最多可以存放2的10次方个页表项也就是每级页表最多为10位。那么52位最少需要6级页表。这个假设不知道对不对欸。

我刚刚仔细看了那个四级页表的文档，发现我们被作者的图误导了，人家文档上四级页表分别占了 8\9\9\9位，作者的图画的全是8位

可以的，确实画错了，不过 4 级页表结构中每一级都是 9 位

UPDATES: 已经修复了相关的内容

knight0zh commented 4 years ago

大佬想请教下，go中迭代数组是快速的因为内存地址是连续的这里的连续是虚拟内存地址吧，物理内存不一定也连续，这样也快吗？go自己的内存管理器申请的内存是连续的所以go得数组的地址在物理内存也是连续的，能不能这么理解

bloatfan commented 4 years ago

在 centos7.6 中使用 top 命令，看一个 java 程序、显示两列（VIRT ）和（RES）

VIRT RES 9.6g 1.8g

想请教一下，VIRT 多出来的部分是存放到哪里的

bloatfan commented 4 years ago

@lslz627 在 centos7.6 中使用 top 命令，看一个 java 程序、显示两列（VIRT ）和（RES）

VIRT RES 9.6g 1.8g

想请教一下，VIRT 多出来的部分是存放到哪里的

针对我这个问题，我写了一个 c 语言程序，验证我的想法，虚拟内存是程序想申请的，但是可能没使用，操作系统实际没分配，这里的 VIRT 只是一个虚拟的概念，不一定存在存放到哪里的问题

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    char* mem = (char*)malloc(1 * 1024 * 1024 * 1024);
    mem[1024 * 1024] = '1'; // 对于申请的 1G 空间，程序实际只使用了在 1M 偏移量的空间的 4KB 内存

    sleep(1000);

    free(mem);

    return 0;
}

gcc main.c

以下是 top 命令执行的结果

// 可以看到虚拟内存和我申请的差不多，1G
PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND
22405 root      20   0 1052788    348    272 S   0.0  0.0   0:00.00 a.out

以下是通过 cat /proc/pid/smaps 查看内存使用情况

7fb58f16f000-7fb5cf170000 rw-p 00000000 00:00 0
Size:            1048580 kB      (c 语言程序申请的内存，虚拟内存，程序自身能看到这么多)
Rss:                   8 kB      (操作系统为 c 程序实际分配的内存)
Pss:                   8 kB
Shared_Clean:          0 kB
Shared_Dirty:          0 kB
Private_Clean:         0 kB
Private_Dirty:         8 kB
Referenced:            8 kB
Anonymous:             8 kB
AnonHugePages:         0 kB
Swap:                  0 kB
KernelPageSize:        4 kB
MMUPageSize:           4 kB
Locked:                0 kB
VmFlags: rd wr mr mw me ac sd

draveness commented 4 years ago