Linux虛擬內存和物理內存

2024-08-27 23:56:46

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供稿：網(wǎng)友

我們都知道，直接從內存讀寫數(shù)據(jù)要比從硬盤讀寫數(shù)據(jù)快得多，因此更希望所有數(shù)據(jù)的讀取和寫入都在內存中完成，然而內存是有限的，這樣就引出了物理內存與虛擬內存的概念。

物理內存就是系統(tǒng)硬件提供的內存大小，是真正的內存。相對于物理內存，在 linux 下還有一個虛擬內存的概念，虛擬內存是為了滿足物理內存的不足而提出的策略，它是利用磁盤空間虛擬出的一塊邏輯內存。用作虛擬內存的磁盤空間被稱為交換空間（又稱 swap 空間）。

作為物理內存的擴展，Linux 會在物理內存不足時，使用交換分區(qū)的虛擬內存，更詳細地說，就是內核會將暫時不用的內存塊信息寫到交換空間，這樣一來，物理內存得到了釋放，這塊內存就可以用于其他目的，當需要用到原始的內容時，這些信息會被重新從交換空間讀入物理內存。

Linux 的內存管理采取的是分頁存取機制，為了保證物理內存能得到充分的利用，內核會在適當?shù)臅r候將物理內存中不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)塊自動交換到虛擬內存中，而將經(jīng)常使用的信息保留到物理內存。

要深入了解 Linux 內存運行機制，需要知道下面提到的幾個方面：

首先，Linux 系統(tǒng)會不時地進行頁面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內存，即使并沒有什么事情需要內存，Linux 也會交換出暫時不用的內存頁面，因為這樣可以大大節(jié)省等待交換所需的時間。
其次，Linux 進行頁面交換是有條件的，不是所有頁面在不用時都交換到虛擬內存，Linux 內核根據(jù)“最近最經(jīng)常使用”算法，僅僅將一些不經(jīng)常使用的頁面文件交換到虛擬內存。

有時我們會看到這么一個現(xiàn)象，Linux 物理內存還有很多，但是交換空間也使用了很多，其實這并不奇怪。例如，一個占用很大內存的進程運行時，需要耗費很多內存資源，此時就會有一些不常用頁面文件被交換到虛擬內存中，但后來這個占用很多內存資源的進程結束并釋放了很多內存時，剛才被交換出去的頁面文件并不會自動交換進物理內存（除非有這個必要），那么此時系統(tǒng)物理內存就會空閑很多，同時交換空間也在被使用，就出現(xiàn)了剛才所說的現(xiàn)象了。

最后，交換空間的頁面在使用時會首先被交換到物理內存，如果此時沒有足夠的物理內存來容納這些頁面，它們又會被馬上交換出去，如此一來，虛擬內存中可能沒有足夠的空間來存儲這些交換頁面，最終會導致 Linux 出現(xiàn)假死機、服務異常等問題。Linux 雖然可以在一段時間內自行恢復，但是恢復后的系統(tǒng)己經(jīng)基本不可用了。

因此，合理規(guī)劃和設計 Linux 內存的使用是非常重要的，關于物理內存和交換空間的大小設置問題，取決于實際所用的硬盤大小，但大致遵循這樣一個基本原則：