原创 Linux内存管理 | 一、内存管理的由来及思想

《中庸》有：“九层之台，起于垒土” 之说，那么对于我们搞技术的人，同样如此！

对于Linux内存管理，你可以说没有留意过，但是它存在于我们日常开发的方方面面，你所打开的文件，你所创建的变量，你所运行的程序，无不以此为基础，它可以说是操作系统的基石；只是底层被封装的太好了，以至于我们在做开发的过程中，不需要关心的太多，哪有什么岁月静好，只是有人在负重前行罢了。

虽然日常开发中涉及的比较少，但是作为一个合格的Linux开发者，搞懂内存管理，又显得至关重要，同时也会对嵌入式开发大有脾益，今天我们就来详细聊聊内存管理的那点事。

该方面的文章，网上也有很多写的非常不错，但是100个人有100种理解方式，并且不同的人，基础不同，理解能力也不同，所以我写这系列的文章，也更有了意义。

为什么要有这个概念呢？

• 首先，内存管理，管理的是个什么东西？

管理的其实是我们的物理内存，也就是我们的RAM空间，在电脑上，表现为我们安装的内存条，有的人装个4G的、8G的、甚至64G的，这些就是实打实的物理空间大小，也就是我们的实际的硬件资源。

• 为什么要进行管理？

做嵌入式的都知道，像我们刚开始玩的C51单片机、STM32单片机，我们将程序烧录到Flash中后，开机启动后，然后CPU会将Flash程序加载到RAM中，也就是我们的物理内存，随后我们的所有操作都是基于这一个物理内存所进行的。

那么此时：

1. 我们想再次运行一个一模一样的程序怎么办？
2. 即使运行了，那两个程序同时操作了同一个变量，值被错误修改了怎么办？

这些就是Linux内存管理要做的事情。

顺便介绍一下 我的圈子：高级工程师聚集地，期待大家的加入。

为了解决上面的一些问题，Linux采用虚拟内存管理技术。

1. Linux操作系统抽象出来一个虚拟地址空间的概念，供上层用户使用，这么做的目的是为了让多个用户进程，都以为自己独享了内存空间。
2. 而虚拟地址空间与物理地址空间的对应关系，就交给了一个MMU(Memory Managerment Unit)的家伙来管理，其主要负责将虚拟内存空间映射到真实的物理地址空间。

这么做的主要目的在于：

1. 让每个进程都拥有相同大小的虚拟地址空间
2. 避免用户直接访问物理内存，导致系统崩溃

这样，我们同时执行多个进程，虽然看起来虚拟地址操作都是相同的，但是通过MMU之后，就被映射到了不同的物理地址空间，这样就解决了以上的问题。

熟悉了内存管理由来以及其思想，我们可以看出，操作系统的内存管理，主要分为以下几个方面：

1. 虚拟内存空间管理：我们抽象出来的虚拟地址空间，该怎么使用，该怎么管理？
2. 物理内存空间管理：虚拟地址映射到物理内存空间后，该如何管理，如何分配？
3. 如何映射：虚拟内存如何映射到物理内存，是怎么操作的，映射方法有哪些？

下面我们来一一详细探究。