linux虛擬內存物理內存

① linux中物理內存和虛擬內存

vmstat是Virtual Meomory Statistics（虛擬內存統計）的縮寫，可對操作系統的虛擬內存、進程、CPU活動進行監控。他是對系統的整體情況進行統計，不足之處是無法對某個進程進行深入分析。vmstat 工具提供了一種低開銷的系統性能觀察方式。因為 vmstat 本身就是低開銷工具，在非常高負荷的伺服器上，你需要查看並監控系統的健康情況,在控制窗口還是能夠使用vmstat 輸出結果。在學習vmstat命令前，我們先了解一下Linux系統中關於物理內存和虛擬內存相關信息。

物理內存和虛擬內存區別：

我們知道，直接從物理內存讀寫數據要比從硬碟讀寫數據要快的多，因此，我們希望所有數據的讀取和寫入都在內存完成，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。

物理內存就是系統硬體提供的內存大小，是真正的內存，相對於物理內存，在linux下還有一個虛擬內存的概念，虛擬內存就是為了滿足物理內存的不足而提出的策略，它是利用磁碟空間虛擬出的一塊邏輯內存，用作虛擬內存的磁碟空間被稱為交換空間（Swap Space）。

作為物理內存的擴展，linux會在物理內存不足時，使用交換分區的虛擬內存，更詳細的說，就是內核會將暫時不用的內存塊信息寫到交換空間，這樣以來，物理內存得到了釋放，這塊內存就可以用於其它目的，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的內存管理採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，內核會在適當的時候將物理內存中不經常使用的數據塊自動交換到虛擬內存中，而將經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系統會不時的進行頁面交換操作，以保持盡可能多的空閑物理內存，即使並沒有什麼事情需要內存，Linux也會交換出暫時不用的內存頁面。這可以避免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」最近最經常使用「演算法，僅僅將一些不經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，這並不奇怪，例如，一個佔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，但後來這個佔用很多內存資源的進程結束並釋放了很多內存時，剛才被交換出去的頁面文件並不會自動的交換進物理內存，除非有這個必要，那麼此刻系統物理內存就會空閑很多，同時交換空間也在被使用，就出現了剛才所說的現象了。關於這點，不用擔心什麼，只要知道是怎麼一回事就可以了。

最後，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，如此以來，虛擬內存中可能沒有足夠空間來存儲這些交換頁面，最終會導致linux出現假死機、服務異常等問題，linux雖然可以在一段時間內自行恢復，但是恢復後的系統已經基本不可用了。

因此，合理規劃和設計linux內存的使用，是非常重要的。

虛擬內存原理：

在系統中運行的每個進程都需要使用到內存，但不是每個進程都需要每時每刻使用系統分配的內存空間。當系統運行所需內存超過實際的物理內存，內核會釋放某些進程所佔用但未使用的部分或所有物理內存，將這部分資料存儲在磁碟上直到進程下一次調用，並將釋放出的內存提供給有需要的進程使用。

在Linux內存管理中，主要是通過「調頁Paging」和「交換Swapping」來完成上述的內存調度。調頁演算法是將內存中最近不常使用的頁面換到磁碟上，把活動頁面保留在內存中供進程使用。交換技術是將整個進程，而不是部分頁面，全部交換到磁碟上。

分頁(Page)寫入磁碟的過程被稱作Page-Out，分頁(Page)從磁碟重新回到內存的過程被稱作Page-In。當內核需要一個分頁時，但發現此分頁不在物理內存中(因為已經被Page-Out了)，此時就發生了分頁錯誤（Page Fault）。

當系統內核發現可運行內存變少時，就會通過Page-Out來釋放一部分物理內存。經管Page-Out不是經常發生，但是如果Page-out頻繁不斷的發生，直到當內核管理分頁的時間超過運行程式的時間時，系統效能會急劇下降。這時的系統已經運行非常慢或進入暫停狀態，這種狀態亦被稱作thrashing(顛簸)。

總結：物理內存就是硬體提供的真實的內存，比如我們電腦內存不夠了，就會加一個內存條
虛擬內存就是從磁碟上虛擬出來的一塊邏輯內存，用做虛擬內存的磁碟空間被稱為交換空間（Swap Space
經常使用的文件會優先放在物理內存，不經常使用的文件會放到虛擬內存裡面。

② linux虛擬內存佔用高

RSS列表示，程序佔用了多少物理內存。虛擬內存可以不用考慮，它並不佔用實際物理內存。(2).top命令也可以其中VIRT(或VSS)列表示，程序佔用了多少虛擬內存。同psaux中的VSZ列RES列表示，程序佔用了多少物理內存。

③ linux 下怎麼查看一個進程佔用內存大小

這里介紹下查看一個進程佔用內存大小的方法。

1、首先單擊桌面左上角的應用程序，選擇系統工具選項，如下圖所示。

④ Linux上的虛擬內存swap簡介

在Linux操作系統中，swap分區的作用相當於Windows系統下的虛擬內存。當物理內存不足時，將部分硬碟空間當內存使用，由於不是真正的內存，因此將其稱之為虛擬內存，它的目的就是為了解決內存不足的情況。

Linux操作系統中的swap可以分為兩種：一種是將某個物理磁碟分區作為swap，另一種是通過文件來實現swap。

既然配置swap對桌面系統有幫助，那麼配置多少大小的swap比較合適呢？下面是ubuntu給出的建議：

或者直接將swap設置為物理內存的2倍！

輸入命令 swapon -s 可以查看系統的swap信息，從下面的輸出可以看出，設置了一個大小為1G的虛擬內存。

重啟系統，再次執行 swapon -s 查看虛擬內存。

本文的測試環境為阿貝雲免費雲伺服器（https://www.abeiyun.com/），阿貝雲目前正在進行"免費虛擬主機"和「免費雲伺服器」體驗活動，感興趣的朋友可以試試。

⑤ 什麼是物理內存和虛擬內存

1、物理內存是指由於安裝內存條而獲得的臨時儲存空間。主要作用是在計算機運行時為操作系統和各種程序提供臨時儲存。常見的物理內存規格有256M、512M、1G、2G等，當物理內存不足時，可以用虛擬內存代替。

2、虛擬內存是計算機系統內存管理的一種技術。它使得應用程序認為它擁有連續可用的內存（一個連續完整的地址空間），它通常是被分隔成多個物理內存碎片，還有部分暫時存儲在外部磁碟存儲器上，在需要時進行數據交換。

(5)linux虛擬內存物理內存擴展閱讀

虛擬內存工作原理：

1、虛擬內存中央處理器訪問主存的邏輯地址分解成組號a和組內地址b，並對組號a進行地址變換，即將邏輯組號a作為索引，查地址變換表，以確定該組信息是否存放在主存內。

2、虛擬內存基於對地址空間的重定義的，即把地址空間定義為「連續的虛擬內存地址」，以藉此「欺騙」程序，使它們以為自己正在使用一大塊的「連續」地址。

⑥ 什麼是虛擬內存

虛擬內存是計算機系統內存管理的一種技術。它使得應用程序認為它擁有連續的可用的內存（一個連續完整的地址空間），而實際上，它通常是被分隔成多個物理內存碎片，還有部分暫時存儲在外部磁碟存儲器上，在需要時進行數據交換。目前，大多數操作系統都使用了虛擬內存，如Windows家族的「虛擬內存」；Linux的「交換空間」等。

⑦ Linux進程內存管理方法

Linux系統提供了復雜的存儲管理系統，使得進程所能訪問的內存達到4GB。在Linux系統中，進程的4GB內存空間被分為兩個部分——用戶空間與內核空間。用戶空間的地址一般分布為0~3GB(即PAGE_OFFSET，在Ox86中它等於OxC0000000），這樣，剩下的3~4GB為內核空間，用戶進程通常只能訪問用戶空間的虛擬地址，不能訪問內核空間的虛擬地址。用戶進程只有通過系統調用（代表用戶進程在內核態執行）等方式才可以訪問到內核空間。每個進程的用戶空間都是完全獨立、互不相乾的，用戶進程各自有不同的頁表。而內核空間是由內核負責映射，它並不會跟著進程改變，是固定的。內核空間的虛擬地址到物理地址映射是被所有進程共享的，內核的虛擬空間獨立於其他程序。Linux中1GB的內核地址空間又被劃分為物理內存映射區、虛擬內存分配區、高端頁面映射區、專用頁面映射區和系統保留映射區這幾個區域。對於x86系統而言，一般情況下，物理內存映射區最大長度為896MB，系統的物理內存被順序映射在內核空間的這個區域中。當系統物理內存大於896MB時，超過物理內存映射區的那部分內存稱為高端內存（而未超過物理內存映射區的內存通常被稱為常規內存），內核在存取高端內存時必須將它們映射到高端頁面映射區。Linux保留內核空間最頂部FIXADDR_TOP~4GB的區域作為保留區。當系統物理內存超過4GB時，必須使用CPU的擴展分頁(PAE）模式所提供的64位頁目錄項才能存取到4GB以上的物理內存，這需要CPU的支持。加入了PAE功能的Intel Pentium Pro及以後的CPU允許內存最大可配置到64GB，它們具備36位物理地址空間定址能力。由此可見，對於32位的x86而言，在3~4GB之間的內核空間中，從低地址到高地址依次為:物理內存映射區隔離帶vmalloc虛擬內存分配器區隔離帶高端內存映射區專用頁面映射區保留區。

⑧ Linux 內核的內存管理 - 概念

Concepts overview — The Linux Kernel documentation

Linux中的內存管理是一個復雜的系統，經過多年的發展，它包含越來越多的功能，以支持從 MMU-less microcontrollers 到 supercomputers 的各種系統。
沒有MMU內存管理的系統被稱為 nommu ，它值得寫一份專門的文檔進行描述。
盡管有些概念是相同的，這里我們假設MMU可用，CPU可以將虛擬地址轉換為物理地址。

計算機系統中的物理內存是有限資源，即便支持內存熱插拔，其可以安裝的內存也有限的。物理內存不一定必須是連續的；它可以作為一組不同的地址范圍被訪問。此外，不同的CPU架構，甚至同架構的不同實現對如何定義這些地址范圍都是不同的。

這使得直接處理物理內存異常復雜，為了避免這種復雜性，開發了 虛擬內存 （virtual memory） 的概念。

虛擬內存從應用軟體中抽象出物理內存的細節，只允許在物理內存中保留需要的信息 （demand paging） ，並提供一種機制來保護和控制進程之間的數據共享。

通過虛擬內存，每次內存訪問都訪問一個 虛擬地址 。當CPU對從系統內存讀取（或寫入）的指令進行解碼時，它將該指令中編碼的虛擬地址轉換為內存控制器可以理解的物理地址。

物理內存被切分為 頁幀 page frames 或 頁 pages 。頁的大小是基於架構的。一些架構允許從幾個支持的值中選擇頁大小；此選擇在內核編譯時設置到內核配置。

每個物理內存頁都可以映射為一個或多個 虛擬頁（virtual pages） 。映射關系描述在 頁表（page tables） 中，頁表將程序使用的虛擬地址轉換為物理內存地址。頁表以層次結構組織。

最底層的表包含軟體使用的實際內存頁的物理地址。較高層的表包含較低層表頁的物理地址。頂層表的指針駐留在寄存器中。
當CPU進行地址轉換的時候，它使用寄存器訪問頂級頁表。

虛擬地址的高位，用於頂級頁表的條目索引。然後，通過該條目訪問下級，下級的虛擬地址位又作為其下下級頁表的索引。虛擬地址的最低位定義實際頁內的偏移量。

地址轉換需要多次內存訪問，而內存訪問相對於CPU速度來說比較慢。為了避免在地址轉換上花費寶貴的處理器周期，CPU維護著一個稱為 TLB （Translation Lookaside Buffer）的用於地址轉換緩存（cache）。通常TLB是非常稀缺的資源，需要大內存工作應用程序會因為TLB未命中而影響性能。

很多現代CPU架構允許頁表的高層直接映射到內存頁。例如，x86架構，可以通過二級、三級頁表的條目映射2M甚至1G內存頁。在Linux中，這些內存頁稱為 大頁 （Huge） 。大頁的使用顯著降低了TLB的壓力，提高了TLB命中率，從而提高了系統的整體性能。

Linux提供兩種機制開啟使用大頁映射物理內存。

第一個是 HugeTLB 文件系統，即 hugetlbfs 。它是一個偽文件系統，使用RAM作為其存儲。在此文件系統中創建的文件，數據駐留在內存中，並使用大頁進行映射。
關於 HugeTLB Pages

另一個被稱為 THP (Transparent HugePages) ，後出的開啟大頁映射物理內存的機制。
與 hugetlbfs 不同，hugetlbfs要求用戶和/或系統管理員配置系統內存的哪些部分應該並可以被大頁映射；THP透明地管理這些映射並獲取名稱。
關於 Transparent Hugepage Support

通常，硬體對不同物理內存范圍的訪問方式有所限制。某些情況下，設備不能對所有可定址內存執行DMA。在其他情況下，物理內存的大小超過虛擬內存的最大可定址大小，需要採取特殊措施來訪問部分內存。還有些情況，物理內存的尺寸超過了虛擬內存的最大可定址尺寸，需要採取特殊措施來訪問部分內存。

Linux根據內存頁的使用情況，將其組合為多個 zones 。比如， ZONE_DMA 包含設備用於DMA的內存， ZONE_HIGHMEM 包含未永久映射到內核地址空間的內存， ZONE_NORMAL 包含正常定址內存頁。
內存zones的實際層次架構取決於硬體，因為並非所有架構都定義了所有的zones，不同平台對DMA的要求也不同。

多處理器機器很多基於 NUMA （Non-Uniform Memory Access system - 非統一內存訪問系統 ）架構。 在這樣的系統中，根據與處理器的「距離」，內存被安排成具有不同訪問延遲的 banks 。每個 bank 被稱為一個 node ，Linux為每個 node 構造一個獨立的內存管理子系統。 Node 有自己的zones集合、free&used頁面列表，以及各種統計計數器。
What is NUMA?
NUMA Memory Policy

物理內存易失，將數據放入內存的常見情況是讀取文件。讀取文件時，數據會放入 頁面緩存（page cache） ，可以在再次讀取時避免耗時的磁碟訪問。同樣，寫文件時，數據也會被放入 頁面緩存 ，並最終進入存儲設備。被寫入的頁被標記為 臟頁（dirty page） ，當Linux決定將其重用時，它會將更新的數據同步到設備上的文件。

匿名內存 anonymous memory 或 匿名映射 anonymous mappings 表示沒有後置文件系統的內存。這些映射是為程序的stack和heap隱式創建的，或調用mmap（2）顯式創建的。通常，匿名映射只定義允許程序訪問的虛擬內存區域。讀，會創建一個頁表條目，該條目引用一個填充有零的特殊物理頁。寫，則分配一個常規物理頁來保存寫入數據。該頁將被標記為臟頁，如果內核決定重用該頁，則臟頁將被交換出去 swapped out 。

縱貫整個系統生命周期，物理頁可用於存儲不同類型的數據。它可以是內核內部數據結構、設備驅動DMA緩沖區、讀取自文件系統的數據、用戶空間進程分配的內存等。
根據內存頁使用情況，Linux內存管理會區別處理。可以隨時釋放的頁面稱為 可回收（reclaimable） 頁面，因為它們把數據緩存到了其他地方（比如，硬碟），或者被swap out到硬碟上。
可回收頁最值得注意的是 頁面緩存 和 匿名頁面 。

在大多數情況下，存放內部內核數據的頁，和用作DMA緩沖區的頁無法重用，它們將保持現狀直到用戶釋放。這樣的被稱為 不可回收頁（unreclaimable） 。
然而，在特定情況下，即便是內核數據結構佔用的頁面也會被回收。
例如，文件系統元數據的緩存（in-memory）可以從存儲設備中重新讀取，因此，當系統存在內存壓力時，可以從主內存中丟棄它們。

釋放可回收物理內存頁並重新調整其用途的過程稱為 (surprise!) reclaim 。
Linux支持非同步或同步回收頁，取決於系統的狀態。
當系統負載不高時，大部分內存是空閑的，可以立即從空閑頁得到分配。
當系統負載提升後，空閑頁減少，當達到某個閾值（ low watermark ）時，內存分配請求將喚醒 kswapd 守護進程。它將以非同步的方式掃描內存頁。如果內存頁中的數據在其他地方也有，則釋放這些內存頁；或者退出內存到後置存儲設備（關聯 臟頁 ）。

隨著內存使用量進一步增加，並達到另一個閾值- min watermark -將觸發回收。這種情況下，分配將暫停，直到回收到足夠的內存頁。

當系統運行時，任務分配並釋放內存，內存變得碎片化。
雖然使用虛擬內存可以將分散的物理頁表示為虛擬連續范圍，但有時需要分配大的連續的物理內存。這種需求可能會提升。例如，當設備驅動需要一個大的DMA緩沖區時，或當THP分配一個大頁時。
內存地址壓縮（compaction ） 解決了碎片問題。
該機制將佔用的頁從內存zone的下部移動到上部的空閑頁。壓縮掃描完成後，zone開始處的空閑頁就並在一起了，分配較大的連續物理內存就可行了。

與 reclaim 類似， compaction 可以在 kcompactd守護進程中非同步進行，也可以作為內存分配請求的結果同步進行。

在存在負載的機器上，內存可能會耗盡，內核無法回收到足夠的內存以繼續運行。
為了保障系統的其餘部分，引入了 OOM killer 。

OOM killer 選擇犧牲一個任務來保障系統的總體健康。選定的任務被killed，以期望在它退出後釋放足夠的內存以繼續正常的操作。

⑨ Linux內存系統

維基網路——虛擬內存定義

All about Linux swap space

Linux將物理RAM （Random Access Memory） 劃分為稱為頁面的內存塊。交換是將一頁內存復制到硬碟上的預配置空間（稱為交換空間）以釋放改內存頁面上的過程。物理內存和交換空間的組合就是可用的虛擬內存量。

虛擬內存的那點事兒

進程是與其他進程共享CPU和內存資源的。為了有效的管理內存並減少出錯，現代操作系統提供了一種對主存的抽象概念，即：虛擬內存（ Virtual Memory ）。 虛擬內存為每個進程提供一個一致的，私有的地址空間，每個進程擁有一片連續完整的內存空間。

正如 維基網路 所說，虛擬內存不只是「使用硬碟空間來擴展內存」的技術。 虛擬內存的重要意義是它定義了一個連續的虛擬地址空間， 使得程序編寫難度降低。並且， 把內存擴展到硬碟空間只是使用虛擬內存的必然結果，虛擬內存空間會存在硬碟中，並且會被全部放入內存中緩沖（按需），有的操作系統還會在內存不夠的情況下，將一進程的內存全部放入硬碟空間中，並在切換到進程時再從硬碟讀取 （這也是Windows會經常假死的原因...）。

虛擬內存主要提供了如下三個重要的能力：

內存通常被組織為一個由M個連續的位元組大小的單元組成的數組。每個位元組都有一個唯一的物理地址 （Physical Address PA） ，作為到數組的索引。

CPU訪問內存最簡單直接的方法就是使用物理地址，這種定址方式稱為 物理定址 。

現代計算機使用的是一種被稱為虛擬定址 （Virtual Addressing） 的定址方式。 使用虛擬定址，CPU需要將虛擬地址翻譯成物理地址，這樣才能訪問到真實的物理內存。

虛擬定址需要硬體與操作系統之間相互合作。 CPU中含有一個被稱為內存管理單元 （Memory Management Unit，MMU） 的硬體，它的功能是將虛擬地址轉換稱為物理地址，MMU需要藉助存放在內存中的 頁表 來動態翻譯虛擬地址，該頁表由操作系統管理。

分頁表是一種數據結構，它用於計算機操作系統中虛擬內存系統，其存儲了虛擬地址到物理地址之間的映射。虛擬地址在訪問進程中是唯一的，而物理地址在硬體（比如內存）中是唯一的。

在操作系統中使用 虛擬內存 ，每個進程會認為使用一塊大的連續的內存，事實上，每個進程的內存散布在 物理內存 的不同區域。或者可能被調出到備份存儲中（一般是硬碟）。當一個進程請求自己的內存，操作系統負責把程序生成的虛擬地址，映射到實際存儲的物理內存上。操作系統在 分頁表 中存儲虛擬地址到物理地址的映射。每個映射被稱為 分頁表項（page table entry ,PTE） 。

在一個簡單的地址空間方案中，由虛擬地址定址的頁與物理內存中的幀之間的關系。物理內存可以包含屬於許多進程的頁。如果不經常使用，或者物理內存已滿，可以將頁面分頁到磁碟。在上圖中，並非所有頁面都在物理內存中。

虛擬地址到物理地址的轉換（即虛擬內存的管理）、內存保護、CPU高速緩存的控制。

現代的內存管理單元是以 頁 的方式，分割虛擬地址空間（處理器使用的地址范圍）的；頁的大小是2的n次方，通常為幾KB（位元組）。地址尾部的n位（頁大小的2的次方數）作為頁內的偏移量保持不變。其餘的地址位（address）為（虛擬）頁號。

內存管理單元通常藉助一種叫做轉譯旁觀緩沖器（Translation Lookaside Buffer，TLB）和相聯高速緩存來將虛擬頁號轉換為物理頁號。當後備緩沖器中沒有轉換記錄時，則使用一種較慢的機制，其中包括專用硬體的數據結構或軟體輔助手段。這個數據結構稱為 分頁表 ，頁表中的數據叫做 分頁表項 （page table entry PTE）。物理頁號結合頁偏移量便提供了完整的物理地址。

頁表 或 轉換後備緩沖器數據項應該包括的信息有：

有時候，TLB和PTE會 禁止對虛擬頁訪問 ，這可能是因為沒有RAM與虛擬頁相關聯。如果是這種情況，MMU將向CPU發出頁錯誤的信號，操作系統將進行處理，也許會尋找RAM的空白幀，同時建立一個新的PTE將之映射到所請求的虛擬地址。如果沒有空閑的RAM，可能必須關閉一個已經存在的頁面，使用一些替換演算法，將之保存到磁碟中（這被稱為頁面調度）。

當需要將虛擬地址轉換為物理地址時，首先搜索TLB，如果找到匹配（TLB）命中，則返回物理地址並繼續存儲器訪問。然而，如果沒有匹配（稱為TLB未命中），則MMU或操作系統TLB未命中處理器通常會查找 頁表 中的地址映射以查看是否存在映射（頁面遍歷），如果存在，則將其寫回TLB（這必須完成，因為硬體通過虛擬存儲器系統中的TLB訪問存儲器），並且重啟錯誤指令（這也可以並行發生）。此後續轉換找到TLB命中，並且內存訪問將繼續。

虛擬地址到物理地址的轉換過程，如果虛擬內存不存在與TLB，轉換會被重置並通過分頁表和硬體尋找。

通常情況下，用於處理此中斷的程序是操作系統的一部分。如果操作系統判斷此次訪問有效，那麼 操作系統會嘗試將相關的分頁從硬碟上的虛擬內存文件調入內存。 而如果訪問是不被允許的，那麼操作系統通常會結束相關的進程。

雖然叫做「頁缺失」錯誤，但實際上這並不一定是一種錯誤。而且這一機制是利用虛擬內存來增加程序可用內存空間。

發生這種情況的可能性：

當原程序再次需要該頁內的數據時，如果這一頁確實沒有被分配出去，那麼系統只需要重新為該頁在MMU內注冊映射即可。

操作系統需要：

硬性頁缺失導致的性能損失是很大的。
另外，有些操作系統會將程序的一部分延遲到需要使用的時候再載入入內存執行，以此提升性能。這一特性也是通過捕獲硬性頁缺失達到的。

當硬性頁缺失過於頻繁發生時，稱發生 系統顛簸。

具體動作與所使用的操作系統有關，比如Windows會使用異常機制向程序報告，而類Unix系統則使用信號機制。

盡管在整個運行過程中，程序引用不同的頁面總數（也就是虛擬內存大小）可能超出了物理存儲器（DRAM）總大小，但是程序常常在較小的活動頁面上活動，這個集合叫做工作集或者常駐集。在工作集被緩存後，對它的反復調用會使程序命中提高，從而提高性能。

大部分的程序都可以在存儲器獲取數據和讀取中達到穩定的狀態，當程序達到穩定狀態時，存儲器的使用量通常都不會太大。虛擬內存雖然可以有效率控制存儲器的使用， 但是大量的頁缺失還是造成了系統遲緩的主要因素。 當工作集的大小超過物理存儲器大小，程序將會發生一種不幸的情況，這種情況稱為 「顛簸」 ，頁面將不停的寫入、釋放、讀取，由於大量的丟失（而非命中）而損失極大性能。用戶可以增加隨機存取存儲器的大小或是減少同時在系統里運行程序的數量來降低系統顛簸的記錄。

推薦閱讀：

操作系統--分頁(一)

操作系統實現（二）：分頁和物理內存管理

⑩ Linux操作系統的知識點總結

Linux操作系統的基礎知識並不是很難理解，熟悉掌握基礎知識能更好的學習Linux。下面由我為大家整理了Linux操作系統的知識點總結的相關知識，希望對大家有幫助!

Linux操作系統的知識點總結1.操作系統總體介紹

•CPU： 就像人的大腦，主要負責相關事情的判斷以及實際處理的機制。

查詢指令： cat /proc/cpuinfo

•內存： 大腦中的記憶區塊，將皮膚、眼睛等所收集到的信息記錄起來的地方，以供CPU進行判斷。查詢指令： cat /proc/meminfo

物理內存

物理內存，就是我們將內存條插在主板內存槽上的內存條的容量的大小。看計算機配置的時候，主要看的就是這個物理內存

虛擬內存

Windows中運用了虛擬內存技術，即拿出一部分硬碟空間來充當內存使用，當內存佔用完時，電腦就會自動調用硬碟來充當內存，以緩解內存的緊張。

關系：windows中虛擬內存和物理內存可能都會被使用，Linux中，只有物理內存使用完了，才會使用虛擬內存

•硬碟： 大腦中的記憶區塊，將重要的數據記錄起來，以便未來再次使用這些數據。

查詢指令： fdisk -l (需要root許可權)

Linux操作系統的知識點總結2.內存和硬碟的關系

具體命令後面會介紹

Linux操作系統的知識點總結3.操作系統監控命令>單獨寫一份

•vmstat

•sar

•iostat

•top

•free

•uptime

•netstat

•ps

•strace

•lsof

Linux操作系統的知識點總結4.如何分析操作系統

實際流程： 讀數據》數據>硬碟》虛擬內存(swaP)》內存》cpu緩存》執行隊列

分析方向，正好相反

Linux操作系統的知識點總結4.各個部分常出現的漏洞

•CPU： 容易出現該類瓶頸的郵件伺服器、動態web伺服器

•內存： 容易出現該類瓶頸的列印伺服器、資料庫伺服器、靜態web伺服器

•磁碟I/O： 頻繁讀寫操作的項目

•網路帶寬： 頻繁大量上傳下載項目

Linux操作系統的知識點總結5.linux本身的一些優化

1. 系統安裝優化

當安裝linux系統時，磁碟劃分、 SWAP內存的分配都直接影響系統性能。對於虛擬內存SWAP的設定，現在已經沒有了所謂虛擬內存是物理內存兩倍的要求，但是根據經驗，如果內存較小(物理內存小於4GB)，一般設置SWAP交換分區大小為內存的2倍;如果物理內存大約4GB小於16GB，可以設置SWAP大小等於或者略小於物理內存即可;如果內存在16GB以上，原則上可以設置SWAP為0，但最好設置一定大小的SWAP

• 2. 內核參數優化

例如，如果系統部署的Oracle資料庫應用，那麼就需要對系統共享內存段( kernel.shmmax, kenerl.shmmni, kernel.shmall)、

系統信號量( kernel.sem)、文件句柄( fs.file0max)等參數進行優化設置;如果部署的WEB應用，那麼就需要根據web應用特性進行網路參數的優化，例如修改net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tc_tw_reuse、 net.core.somaxconn等網路

內核參數

• 3. 文件系統優化

在linux下可選的文件系統有ext2,、 ext3、 xfs、 ReiserFS

linux標准文件系統是從VFS開始，然後ext、 ext2， ext2是linux上的標准文件系統， ext3是在ext2基礎上增加日誌形成的。從VFS到ext3，設計思想沒有太大變化，都是早期UNIX家族基於超級塊和inode的設計理念設計而成。XFS文件系統是SGI開發的一個高級日誌文件系統，通過分布處理磁碟請求、定位數據、保持cache的一致性來提供對文件系統數據的低延遲、高帶寬的訪問，因此XFS極具伸縮性，非常健壯，具有優秀的日誌記錄功能、可擴展性強、快速寫入等優點。ReiserFS在Hans Reiser領導下開發出來的一款高性能的日誌文件系統，通過完全平衡樹來管理數據，包括文件數據、文件名及日誌支持等。與ext2、 ext3相比，最大的優點是訪問性能和安全性大幅提升。具有高效、合理利用磁碟空間，先將的日誌管理機制，特意的搜尋方式，海量磁碟存儲等優點

Linux操作系統的知識點總結5.重點知識

物理內存和虛擬內存

1.如何查看物理內存和虛擬內存?

Top 命令可以查看物理內存和虛擬內存的數值

2.Buffer

是硬碟控制器上的一塊內存晶元，具有極快的存取速度，它是硬碟內部存儲和外界介面之間的緩沖器。由於硬碟的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關繫到硬碟的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬碟整體性能。

3.Cache

CPU緩存(Cache Memory)是位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾，因為CPU運算速度要比內存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就可避開內存直接從緩存中調用，從而加快讀取速度

4.CPU中斷

當CPU執行完一條現行指令時，如果外設向CPU發出中斷請求，那麼CPU在滿足響應的情況下，將發出中斷響應信號，與此同時關閉中斷，表示CPU不在受理另外一個設備的中斷。這時，CPU將尋找中斷請求源是哪一個設備，並保存CPU自己的程序計數器(PC)的內容。然後，他將轉移到處理該中斷源的中斷服務程序。CPU在保存現場信息，設備服務(如交換數據)以後，將恢復現場信息。在這些動作完成以後，開放中斷，並返回到原來被中斷的主程序的下一條指令。

5.上下文切換

上下文切換(Context Switch) 或者環境切換

多任務系統中，上下文切換是指CPU的控制權由運行任務轉移到另外一個就緒任務時所發生的事件。

在操作系統中，CPU切換到另一個進程需要保存當前進程的狀態並恢復另一個進程的狀態：當前運行任務轉為就緒(或者掛起、刪除)狀態，另一個被選定的就緒任務成為當前任務。上下文切換包括保存當前任務的運行環境，恢復將要運行任務的運行環境。

進程上下文用進程的PCB(進程式控制制塊,也稱為PCB，即任務控制塊)表示，它包括進程狀態，CPU寄存器的值等。

通常通過執行一個狀態保存來保存CPU當前狀態，然後執行一個狀態恢復重新開始運行。

上下文切換會對性能造成負面影響。然而，一些上下文切換相對其他切換而言更加昂貴;其中一個更昂貴的上下文切換是跨核上下文切換(Cross-Core Context Switch)。一個線程可以運行在一個專用處理器上，也可以跨處理器。由單個處理器服務的線程都有處理器關聯(Processor Affinity)，這樣會更加有效。在另一個處理器內核搶占和調度線程會引起緩存丟失，作為緩存丟失和過度上下文切換的結果要訪問本地內存。總之，這稱為“跨核上下文切換”。

6.進程和線程

進程概念

進程是表示資源分配的基本單位，又是調度運行的基本單位。例如，用戶運行自己的程序，系統就創建一個進程，並為它分配資源，包括各種表格、內存空間、磁碟空間、I/O設備等。然後，把該進程放人進程的就緒隊列。進程調度程序選中它，為它分配CPU以及其它有關資源，該進程才真正運行。所以，進程是系統中的並發執行的單位。

線程概念

線程是進程中執行運算的最小單位，亦即執行處理機調度的基本單位。如果把進程理解為在邏輯上操作系統所完成的任務，那麼線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一

進程和線程的關系

(1)一個線程只能屬於一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。 (2)資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。

(3)處理機分給線程，即真正在處理機上運行的是線程。

(4)線程在執行過程中，需要協作同步。不同進程的線程間要利用消息通信的辦法實現同步。