Linux对于内存的管理涉及到非常多的方面，这篇文章首先从对进程虚拟地址空间的管理说起。(所依据的代码是2.6.32.60）
无论是内核线程还是用户进程，对于内核来说，无非都是task_struct这个数据结构的一个实例而已，task_struct被称为进程描述符（process descriptor),因为它记录了这个进程所有的context。其中有一个被称为'内存描述符‘（memory descriptor)的数据结构mm_struct，抽象并描述了Linux视角下管理进程地址空间的所有信息。
mm_struct定义在include/linux/mm_types.h中，其中的域抽象了进程的地址空间，如下图所示：
1 struct mm_struct { 2 struct vm_area_struct * mmap; //指向虚拟区间(VMA)的链表 3 struct rb_root mm_rb; //指向线性区对象红黑树的根 4 struct vm_area_struct * mmap_cache; //指向最近找到的虚拟区间 5 unsigned long(*get_unmapped_area) (struct file *filp, 6 unsigned long addr, unsigned long len, 7 unsigned long pgoff, unsigned long flags);//在进程地址空间中搜索有效线性地址区 8 unsigned long(*get_unmapped_exec_area) (struct file *filp, 9 unsigned long addr, unsigned long len, 10 unsigned long pgoff, unsigned long flags); 11 void(*unmap_area) (struct mm_struct *mm, unsigned long addr);//释放线性地址区间时调用的方法 12 unsigned long mmap_base; /* base of mmap area */ 13 unsigned long task_size; /* size of task vm space */ 14 15 unsigned long cached_hole_size; 16 unsigned long free_area_cache; //内核从这个地址开始搜索进程地址空间中线性地址的空闲区域 17 pgd_t * pgd; //指向页全局目录 18 atomic_t mm_users; //次使用计数器，使用这块空间的个数 19 atomic_t mm_count; //主使用计数器 20 int map_count; //线性的个数 21 struct rw_semaphore mmap_sem; //线性区的读/写信号量 22 spinlock_t page_table_lock; //线性区的自旋锁和页表的自旋锁 23 24 struct list_head mmlist; //指向内存描述符链表中的相邻元素 25 26 /* Special counters, in some configurations protected by the 27 * page_table_lock, in other configurations by being atomic. 28 */ 29 mm_counter_t _file_rss; //mm_counter_t代表的类型实际是typedef atomic_long_t 30 mm_counter_t _anon_rss; 31 mm_counter_t _swap_usage; 32 33 unsigned long hiwater_rss; //进程所拥有的最大页框数 34 unsigned long hiwater_vm; //进程线性区中最大页数 35 36 unsigned long total_vm, locked_vm, shared_vm, exec_vm; 37 //total_vm 进程地址空间的大小(页数） 38 //locked_vm 锁住而不能换出的页的个数 39 //shared_vm 共享文件内存映射中的页数 40 41 unsigned long stack_vm, reserved_vm, def_flags, nr_ptes; 42 //stack_vm 用户堆栈中的页数 43 //reserved_vm 在保留区中的页数或者在特殊线性区中的页数 44 //def_flags 线性区默认的访问标志 45 //nr_ptes 进程的页表数 46 47 unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data; 48 //start_code 可执行代码的起始地址 49 //end_code 可执行代码的最后地址 50 //start_data已初始化数据的起始地址 51 // end_data已初始化数据的最后地址 52 53 unsigned long start_brk, brk, start_stack; 54 //start_stack堆的起始位置 55 //brk堆的当前的最后地址 56 //用户堆栈的起始地址 57 58 unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end; 59 //arg_start 命令行参数的起始地址 60 //arg_end命令行参数的起始地址 61 //env_start环境变量的起始地址 62 //env_end环境变量的最后地址 63 64 unsigned long saved_auxv[AT_VECTOR_SIZE]; /* for /proc/PID/auxv */ 65 66 struct linux_binfmt *binfmt; 67 68 cpumask_t cpu_vm_mask; //用于惰性TLB交换的位掩码 69 /* Architecture-specific MM context */ 70 mm_context_t context; //指向有关特定结构体系信息的表 71 72 73 unsigned int faultstamp; 74 unsigned int token_priority; 75 unsigned int last_interval; 76 77 unsigned long flags; /* Must use atomic bitops to access the bits */ 78 79 struct core_state *core_state; /* coredumping support */ 80 #ifdef CONFIG_AIO 81 spinlock_t ioctx_lock; //用于保护异步I/O上下文链表的锁 82 struct hlist_head ioctx_list;//异步I/O上下文 83 #endif 84 #ifdef CONFIG_MM_OWNER 85 struct task_struct *owner; 86 #endif 87 88 #ifdef CONFIG_PROC_FS 89 unsigned long num_exe_file_vmas; 90 #endif 91 #ifdef CONFIG_MMU_NOTIFIER 92 struct mmu_notifier_mm *mmu_notifier_mm; 93 #endif 94 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE 95 pgtable_t pmd_huge_pte; /* protected by page_table_lock */ 96 #endif 97 #ifdef __GENKSYMS__ 98 unsigned long rh_reserved[2]; 99 #else 100 //有多少任务分享这个mm OOM_DISABLE 101 union { 102 unsigned long rh_reserved_aux; 103 atomic_t oom_disable_count; 104 }; 105 106 /* base of lib map area (ASCII armour) */ 107 unsigned long shlib_base; 108 #endif 109 };
Reference:
http://www.cnblogs.com/Rofael/archive/2013/04/13/3019153.html