內存是後臺開發人員，需要深入瞭解的計算機資源。合理的使用內存，有助於提升機器的性能和穩定性。linux內核知識有兩個大難點也是核心，一個是內存，一個進程，如果把這兩大塊內容學透，理解了內存和進程，對所有軟件開發的理解都會有了全局觀那對於linux內核來說基本上算是高手了。
1、內存是什麼？
1)內存又稱主存，是 CPU 能直接尋址的存儲空間，由半導體器件製成
2)內存的特點是存取速率快
2、內存的作用
1)暫時存放 cpu 的運算數據
2)硬盤等外部存儲器交換的數據
3)保障 cpu 計算的穩定性和高性能
二、 linux 內存地址空間
1、linux 內存地址空間 Linux 內存管理全貌
2、內存地址——用戶態&內核態
· 用戶態：Ring3 運行於用戶態的代碼使用的內存。
· 內核態：Ring0 在處理器的存儲保護中，核心態。
· 用戶態切換到內核態的 3 種方式：系統調用、異常、外設中斷
· 區別：每個進程都有完全屬於自己的，獨立的，不被幹擾的內存空間；用戶態的程序就不能隨意操作內核地址空間，具有一定的安全保護作用；內核態線程共享內核地址空間；
3、內存地址——MMU 地址轉換
· MMU 是一種硬件電路，它包含兩個部件，一個是分段部件，一個是分頁部件
· 分段機制把一個邏輯地址轉換為線性地址
· 分頁機制把一個線性地址轉換為物理地址
4、內存地址——分段機制
1) 段選擇符
· 為了方便快速檢索段選擇符，處理器提供了 6 個分段寄存器來緩存段選擇符，它們是： cs,ss,ds,es,fs 和 gs
· 段的基地址(Base Address)：在線性地址空間中段的起始地址
· 段的界限(Limit)：在虛擬地址空間中，段內可以使用的最大偏移量
2) 分段實現
· 邏輯地址的段寄存器中的值提供段描述符，然後從段描述符中得到段基址和段界限，然後加上邏輯地址的偏移量，就得到了線性地址
5、內存地址——分頁機制（32 位）
· 分頁機制是在分段機制之後進行的，它進一步將線性地址轉換為物理地址
· 10 位頁目錄，10 位頁表項， 12 位頁偏移地址
· 單頁的大小為 4KB
6、用戶態地址空間
· TEXT：代碼段可執行代碼、字符串字面值、只讀變量
· DATA：數據段，映射程序中已經初始化的全局變量
· BSS 段：存放程序中未初始化的全局變量
· HEAP：運行時的堆，在程序運行中使用 malloc 申請的內存區域
· MMAP：共享庫及匿名文件的映射區域
· STACK：用戶進程棧
用戶態一個進程有一個task_struct的結構體描述，每個進程的地址空間都有一個mm_struct描述，如下圖task_struct中的mm指針指向mm_struct中的mmp然後指向vm_area_struct結構體，vm_area_struct鏈表的每一個節點就代表進程的一個虛擬地址空間，即一個VMA，一個VMA最終可能對應ELF可執行程序的數據段、代碼段、堆、棧、或者動態鏈接庫的某個部分，mm_struct中的pgd為頁表。
7、內核態地址空間
· 直接映射區：線性空間中從 3G 開始最大 896M 的區間，為直接內存映射區
· 動態內存映射區：該區域由內核函數 vmalloc 來分配
· 永久內存映射區：該區域可訪問高端內存
· 固定映射區：該區域和 4G 的頂端只有 4k 的隔離帶，其每個地址項都服務於特定的用途 等
8、進程內存空間
· 用戶進程通常情況只能訪問用戶空間的虛擬地址，不能訪問內核空間虛擬地址
· 內核空間是由內核負責映射，不會跟著進程變化；內核空間地址有自己對應的頁表，用戶進程各自有不同額頁表
結束語：
本篇只是大致介紹了宏觀上的內存大致情形，內存這邊涉及的比較多，後面我還要從以下幾個方面介紹下：
1、物理內存的區域：ZONE_DMA/ZONE_NORMAL/ZONE_HIGHMEM。
2、malloc內存原理，以及虛擬機地址如何映射到物理地址。
3、物理地址管理，改進虛擬地址到物理地址轉換速度的緩存TLB。
4、三種系統架構與二種存儲器訪問方式（SMP和NUMA/MMP）。
後記：內存管理這方向我看了好多遍書也查了好多資料，始終不得窺見其真正內涵，前幾天得一linux內核高手指導講解。突然茅塞頓開。再回過頭來看內存管理相關書籍和資料就明白很多了。所以趁熱打鐵把內存管理內容先記錄分享出來。大家有什麼想知道了解，我沒提到的可以留言或者私信給我，或者我寫的哪裡有不妥之處也可以給我指出來（畢竟也是自己的理解）。我改正。