深入探索Linux内存管理：初学者指南

计算机的核心部分是 CPU，RAM 是 CPU 的前端门户，进入 CPU 的所有内容都将通过 RAM。例如，如果有一个正在加载的进程，则该进程将首先加载到 RAM 中，CPU 将从 RAM 获取进程数据。但为了使其更快，CPU 具有一级、二级、三级缓存。这些缓存就像 RAM一样，但是它集成在 CPU 上，并且CPU 上的缓存量非常小，因为它非常昂贵，而且对所有指令也不是很有用。

因此，进程信息是从 RAM 复制到 CPU，CPU 构建其缓存。缓存在 Linux 上的内存管理中也起着重要作用。

如果用户从硬盘请求信息，则将其复制到 RAM，并从 RAM 为用户提供服务。当信息从硬盘复制时，它被放置在所谓的页面缓存中。因此，页面缓存存储最近请求的数据，以便在再次需要相同的数据时使其更快。

如果用户开始修改数据，它也会进入RAM，从RAM到硬盘，但这只有在数据在RAM中停留足够长的时间时才会发生。数据不会立即从RAM写入硬盘，但为了优化对硬盘的写入，Linux采用了脏缓存的概念。它尝试缓冲尽可能多的数据，以创建有效的写入请求。因此，计算机上发生的一切都通过RAM。

所以，在 Linux 计算机上使用 RAM 对于 Linux 操作系统的良好运行至关重要。接下来讨论 Linux 内存管理的各个部分，并了解与此流程相关的不同术语。

二、了解虚拟内存

在分析 Linux 内存使用情况时，应该了解 Linux 如何使用虚拟内存和驻留内存。Linux 上的虚拟内存从字面上理解：它是可以引用 Linux 内核的不存在的内存量。

查看总物理内存：

代码语言：Bash

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AI代码解释

$ grep MemTotal /proc/meminfo MemTotal: 7023012 kB

查看虚拟内存：

代码语言：Bash

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AI代码解释

$ grep VmallocTotal /proc/meminfo VmallocTotal: 34359738367 kB

可以看到有32TB的虚拟内存。

如果在 Linux 中，当一个进程加载时，这个进程需要内存指针，而这些内存指针实际上不必引用实际的物理 RAM，这就是使用虚拟内存的原因。Linux 内核使用虚拟内存来允许程序进行内存预留。进行此保留后，其他应用程序无法保留相同的内存。进行预留是设置指针的问题，仅此而已。这并不意味着内存预留实际上也会被使用。当程序必须使用它保留的内存时，它将发出系统调用，即内存实际上将被分配。

三、什么是内存过度分配和 OOM？

在top命令中，可以看到virt列和res列。

• VIRT用于虚拟内存。这是进程当前分配的千字节数。

• RES是Resident，这就是真正使用的内存。

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代码语言：Bash

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AI代码解释

top - 15:03:09 up 4:49, 1 user, load average: 0.00, 0.00, 0.00 Tasks: 33 total, 1 running, 32 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.0 us, 0.4 sy, 0.0 ni, 99.6 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st MiB Mem : 6858.4 total, 5317.5 free, 530.4 used, 1010.5 buff/cache MiB Swap: 2048.0 total, 2048.0 free, 0.0 used. 6082.8 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 1 root 20 0 19512 12496 8292 S 0.0 0.2 0:01.09 systemd 2 root 20 0 2280 1300 1188 S 0.0 0.0 0:00.00 init-systemd(Ub 7 root 20 0 2280 4 0 S 0.0 0.0 0:00.00 init 36 root 19 -1 47736 15292 14280 S 0.0 0.2 0:00.15 systemd-journal 56 root 20 0 21964 5916 4552 S 0.0 0.1 0:00.16 systemd-udevd 74 root 20 0 4492 172 20 S 0.0 0.0 0:00.00 snapfuse 75 root 20 0 4624 176 24 S 0.0 0.0 0:00.00 snapfuse 76 root 20 0 4848 1808 1340 S 0.0 0.0 0:00.76 snapfuse 77 root 20 0 4728 1744 1240 S 0.0 0.0 0:01.96 snapfuse 80 root 20 0 4972 1748 1240 S 0.0 0.0 0:01.19 snapfuse 87 systemd+ 20 0 25532 12636 8440 S 0.0 0.2 0:00.16 systemd-resolve 99 root 20 0 4304 2648 2404 S 0.0 0.0 0:00.02 cron 103 message+ 20 0 8584 4652 4120 S 0.0 0.1 0:00.28 dbus-daemon 130 root 20 0 30104 19232 10436 S 0.0 0.3 0:00.10 networkd-dispat 135 syslog 20 0 222400 5140 4312 S 0.0 0.1 0:00.02 rsyslogd 136 root 20 0 1984488 44964 18804 S 0.0 0.6 0:06.75 snapd 137 root 20 0 15324 7344 6400 S 0.0 0.1 0:00.19 systemd-logind 194 root 20 0 4780 3372 3132 S 0.0 0.0 0:00.08 subiquity-serve 201 root 20 0 3236 1064 980 S 0.0 0.0 0:00.00 agetty 213 root 20 0 3192 1088 1004 S 0.0 0.0 0:00.00 agetty 214 root 20 0 107216 21880 13256 S 0.0 0.3 0:00.05 unattended-upgr 310 root 20 0 721880 80592 21184 S 0.0 1.1 0:16.32 python3.10 343 root 20 0 2288 112 0 S 0.0 0.0 0:00.00 SessionLeader 344 root 20 0 2304 116 0 S 0.0 0.0 0:00.00 Relay(345) 345 fly 20 0 6216 5124 3376 S 0.0 0.1 0:00.04 bash 346 root 20 0 7524 4916 3992 S 0.0 0.1 0:00.00 login 403 fly 20 0 16928 9336 7860 S 0.0 0.1 0:00.04 systemd 404 fly 20 0 168756 3376 16 S 0.0 0.0 0:00.00 (sd-pam) 409 fly 20 0 6120 4900 3316 S 0.0 0.1 0:00.01 bash 421 root 20 0 44208 37496 10048 S 0.0 0.5 0:24.72 python3 609 root 20 0 293000 20340 17432 S 0.0 0.3 0:00.18 packagekitd 613 root 20 0 234492 6680 6048 S 0.0 0.1 0:00.06 polkitd 4847 fly 20 0 7788 3648 3044 R 0.0 0.1 0:00.00 top可以看到，Linux系统为进程分配了大量的内存，如果将所有这些VIRT内存相加，会发现远远超过该系统中可用的物理 RAM 的总和。这就是所说的内存过度分配。