实验九Linux内存管理
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linux的内存管理器任务和职责
linux的内存管理器任务和职责
Linux的内存管理器的任务和职责如下：
1. 分配和回收内存：Linux的内存管理器负责分配和回收系统的物理内存。
它根据需要将内存分配给进程和系统服务，当它们不再需要时，将它们释放回内存池。
2. 内存映射和交换：内存管理器对于内存映射和交换也负有主要职责。
内存映射是将文件映射到虚拟内存空间或将虚拟内存空间映射到设备文件的过程。
交换则是将不再活跃的进程的内存数据移到磁盘中，以释放物理内存。
3. 内存页缓存：内存页缓存可以提高文件系统的性能，内存管理器可以管理这些缓存，确保缓存的内容始终与磁盘上的文件同步。
4. 虚拟内存管理：内存管理器负责将虚拟内存空间映射到物理内存，同时还需要处理由于内存不足而产生的页面置换和页面调度。
5. 保护和安全性：内存管理器通过设置页面权限位和进行用户空间和内核空间之间的分离来提供保护和安全性。
(4)Linux内存管理实验(2学时)
Linux内存管理实验
实验一打印进程的虚存区
实验内容：编写一个内核模块，打印进程的虚存区，其中通过模块参数把进程的PID传递给模块。
实验步骤：
1、编写模块p96.c。
程序见pptprogram/mm/module_p96/p96.c
2编译模块
3在后台运行某个程序，如p95.c对应的可执行程序，程序见pptprogram/mm/p95.c。
然后把程序的PID号作为参数插入p96模块，使其读出程序的虚存区如蓝色框中的内容。
4 查看/proc文件系统3552进程对应的虚存映射，
#cd /proc
#cd 3552
#cat maps 可以看到模块输出的信息和/proc文件系统中所读取的信息是一致的。
实验二物理内存分配举例编写模块p113.c。
程序见pptprogram/mm/module_adress /p113.c pptprogram/mm/module_adress /Makefile
编译、插入模块后的结果为：
请同学自己范围内各自分配的地址范围。
linux 系统内存相关指令
在Linux系统中，有一些常用的命令可以用来查看和管理内存。
以下是一些常见的Linux内存相关指令：
1. free：显示系统内存使用情况和交换空间使用情况。
示例：`free -h`
2. top：实时显示系统进程和内存使用情况。
示例：`top`
3. vmstat：显示系统虚拟内存统计信息，包括内存使用情况、I/O等。
示例：`vmstat`
4. ps：显示系统进程状态，包括进程的内存使用情况。
示例：`ps aux`
5. pmap：显示进程的内存映射情况。
示例：`pmap <pid>`
6. smem：综合显示系统内存使用情况，包括物理内存、共享内存、缓存等。
示例：`smem -r`
7. sar：系统活动报告，包括CPU、内存、磁盘等性能信息。
示例：`sar -r`
8. top命令中按下"Shift+m"：按内存使用量排序显示进程列表。
示例：启动top命令后，按下Shift键再按m键。
这些命令可以帮助您了解系统当前的内存使用情况和进程的内存占用情况。
请注意，具体命令的参数和输出可能会因不同的Linux发行版和版本而有所不同。
您可以通过查阅相关文档或使用命令的帮助选项来获取更多详细信息。
Linux操作系统实验总结分析报告
Linux操作系统实验总结分析报告从系统的⾓度分析影响程序执⾏性能的因素1.Linux系统概念模型从全局的⾓度来看，Linux系统分为内核空间和⽤户空间，但毫⽆疑问内核空间是Linux系统的核⼼，因为内核负责管理整个系统的进程、内存、设备驱动程序、⽂件，决定着系统的性能和稳定性。
于是从这个⾓度我构建的Linux系统的概念模型如下图所⽰：此模型将Linux系统主要划分为四个模块：内存管理、进程管理、设备驱动程序、⽂件系统。
这四个部分也是⼀个操作系统最基本也是最重要的功能。
2.概念模型解析2.1 内存管理Linux系统采⽤虚拟内存管理技术，使得每个进程都有各⾃互不⼲涉的进程地址空间。
该空间是块⼤⼩为4G的线性虚拟空间，⽤户所看到和接触到的都是该虚拟地址，⽆法看到实际的物理内存地址。
利⽤这种虚拟地址不但能起到保护操作系统的效果（⽤户不能直接访问物理内存），⽽且更重要的是，⽤户程序可使⽤⽐实际物理内存更⼤的地址空间。
内存管理主要有分为如下⼏个功能：地址映射、虚拟地址管理、物理内存管理、内核空间管理、页⾯换⼊换出策略和⽤户空间内存管理，这些模块的架构图如下所⽰：2.2 进程管理进程管理是Linux系统⾮常重要的⼀部分，进程管理虽然不像内存管理、⽂件系统等模块那样复杂，但是它与其他⼏个模块的联系是⾮常紧密的。
进程管理主要包括进程的创建、切换、撤销和进程调度。
2.2.1 进程的创建、切换、撤销进程的创建：在Linux编程中，⼀般采⽤fork()函数来创建新的进程，当然，那是在⽤户空间的函数，它会调⽤内核中的clone()系统调⽤，由clone()函数继续调⽤do_fork()完成进程的创建。
整个进程创建过程可能涉及到如下函数：fork()/vfork()/_clone----------->clone()--------->do_fork()---------->copy_process()进程的切换：进程切换⼜称为任务切换、上下⽂切换。
实验九Linux内存
内核空间(所有进 程及内核共享)
永久内存映射区(4M)
动态内存映射区 (min 120M)
非连续区 vmalloc()
用户空间(对系统 其他进程不可见)
直接内存映射区 (max 896M)
0x00000000
0xC0000000
连续区 kmalloc()
3
1.2 Linux内存管理—虚拟内存的实现
❖ 释放原先申请的内存空间free()
释放内存后，不能再去访问被释放的内存空间 不能两次释放相同的指针 C语言中，malloc/free 需配套使用
10
实验九 Linux内存管理
❖ 预备知识
Linux内存管理 Linux内存分配 Linux内存回收
❖ 实验指导
内存信息的监视 内存的申请和释放
❖ 实验目的、内容
11
3.1 实验目的
❖ 掌握Linux虚拟内存管理的原理 ❖ 掌握Linux中动态内存操作函数的使用方法 ❖ 掌握Linux监测内存使用情况的方法
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3.2 实验内容
❖ 利用系统提供的内存操作函数进行内存的申请、使 用和释放
❖ 利用系统提供的内存操作函数进行内存的申请、调 整、使用和释放
Ioremap
实现已知物理地址到虚拟 地址的映射
适用于物理地址已知的场合， 如设备驱动
alloc_bootmem
在启动kernel时，预留一段 内存，内核看不见
小于理内存大小，内存管理
要求较高
6
1.3 Linux内存回收
❖ 堆内存：程序从堆中分配的、大小任意的、使用完 后必须显示释放的内存
❖ 堆内存的分配：malloc()、realloc () 、new () ❖ 对内存的回收：free () 、delete ()
linux内存分配机制
linux内存分配机制Linux操作系统的内存管理机制是指操作系统如何管理和分配系统的物理内存。
Linux使用虚拟内存管理机制来管理内存资源，以提供给应用程序更大的内存空间并保证系统的稳定性。
Linux的内存管理机制包括以下几个方面：1.虚拟内存管理：虚拟内存是一种将主存中的物理地址与应用程序中的虚拟地址进行映射的技术。
通过虚拟内存管理机制，Linux可以将应用程序需要的内存空间按需从硬盘加载到物理内存，以满足应用程序的要求。
这样，应用程序能够访问比物理内存更大的内存空间，并且不需要关心实际的物理内存地址。
2.页面调度和换入换出：Linux将内存按照固定大小的页面（通常为4KB）进行管理。
物理内存被分成多个页面框，每个页面框可以存放一个页面。
当应用程序需要更多内存时，Linux会将一部分不常用的页面从物理内存中换出到硬盘上的交换空间，以腾出空间给新的页面。
而当应用程序访问换出到硬盘的页面时，Linux会将其换入到物理内存中。
3.页表和地址映射：为了实现虚拟内存的管理，Linux使用页表来存储虚拟地址与物理地址之间的映射关系。
每个进程都有自己的页表，用于将进程的虚拟地址转换为物理地址。
Linux使用多级页表来管理大内存空间，以节省内存空间的开销。
4.内存分配算法：Linux通过伙伴系统进行内存的分配。
伙伴系统将整个物理内存按照2的幂次进行划分，并以块为单位进行分配。
当应用程序请求一定大小的内存时，Linux会查找并分配与请求大小最接近的2的幂次块。
如果没有找到合适的块，则会从较大的块中进行分割，直到找到合适的块。
5.内存回收和回收算法：Linux通过页面置换算法回收不再使用的内存页面，以便将其分配给其他进程。
常用的页面置换算法包括最近最少使用（LRU）算法和时钟置换算法。
Linux还通过SLAB分配器来回收和管理内核对象的内存。
总结起来，Linux的内存分配机制包括虚拟内存管理、页面调度和换入换出、页表和地址映射、内存分配算法以及内存回收和回收算法。
linux中内存优化的方法
linux中内存优化的方法如何在Linux系统中进行内存优化引言:在Linux系统中，内存管理是非常重要的一项任务，它直接影响着系统的性能和稳定性。
一个高效的内存管理策略可以提高系统的吞吐量，减少延迟，提高响应速度。
本文将介绍一些常用的方法和策略，帮助用户进行Linux系统的内存优化。
一、了解Linux内存管理机制在开始优化内存之前，我们需要了解Linux的内存管理机制。
Linux内核使用页面机制来管理内存，将物理内存划分为一个个大小相等的页面。
Linux使用页表来记录页面的使用情况，并采用虚拟内存管理技术将其与物理内存映射起来。
内核根据页面的使用情况来管理内存，包括页面分配、页面回收和页面交换等。
二、观察和分析内存使用情况在进行内存优化之前，我们需要了解当前系统的内存使用情况。
可以通过工具如top、free等来观察系统的内存占用情况。
在观察内存占用时，需要注意以下几个指标：总内存使用量、空闲内存量、缓存和缓冲区使用量、交换内存使用量等。
这些指标可以帮助我们判断系统是否存在内存不足或内存泄漏等问题。
三、优化内存分配策略Linux内存管理机制中的一项重要任务是内存分配。
优化内存分配策略可以使系统更加高效地利用内存资源。
以下是一些常用的内存分配优化策略：1. 预分配内存池：对于需要频繁分配和释放内存的应用程序，可以使用内存池技术进行优化。
通过预先分配一块连续的内存空间，应用程序可以直接从内存池中获取内存，而不需要频繁的内存分配和释放操作，从而提高效率。
2. 使用伙伴系统算法：Linux内存管理中使用伙伴系统算法来分配大块的内存页。
这个算法将可用内存分成不同的块，每个块的大小都是2的幂次方。
应用程序可以使用kmalloc函数来分配和释放这样的内存块，而不需要频繁地进行页表的更新操作。
3. 避免过度分页：在Linux中，过度分页会导致额外的开销，降低系统的性能。
可以通过合理设置分页大小来避免过度分页。
同时，可以使用Transparent Huge Pages（THP）来减少页表的数量，提高内存的访问效率。
实验8Linux的内存管理
内存管理的概念
内存管理的定义
内存管理是指操作系统对计算机内存 资源的分配、回收、保护和扩充等一 系列操作，以确保系统高效、稳定地 运行。
内存管理的目标
提高内存利用率，减少内存碎片，实 现多任务环境下的内存共享和保护， 以及提供虚拟内存等。
Linux内存管理的特点
分段和分页机制
Linux采用分段和分页机制来管理内存，将物理内 存划分为大小相等的页框，同时将进程地址空间 划分为多个段，每个段对应一个页表项，实现地 址空间的隔离和权限控制。
。
03 通过实验操作和观察，加深对Linux内存管理的 理解和认识。
实验环境
操作系统
Linux（建议使用Ubuntu或CentOS等常见发行版 ）
开发工具
GCC编译器、GDB调试器、Valgrind内存检测工 具等。
实验材料
一台配置有Linux操作系统的计算机，具备基本的 编程和调试能力。
02
Linux内存管理概述
VS
共享内存的实现方式
在Linux中，共享内存可以通过shmget() 、shmat()和shmdt()等系统调用来实现 。首先，使用shmget()函数创建一个共 享内存段；然后，使用shmat()函数将共 享内存段连接到当前进程的地址空间；最 后，使用shmdt()函数将共享内存段从当 前进程的地址空间中分离。
06
内存优化与性能提升
内存泄漏问题及其解决方案
内存泄漏定义
内存泄漏是指程序在申请内存后，未能正确释放，导致系统内存逐 渐耗尽的现象。
检测工具
使用Valgrind等内存检测工具，可以检测程序中的内存泄漏问题。
解决方案
及时释放不再使用的内存，避免不必要的内存申请，采用智能指针等 RAII技术来管理内存。
Linux的内存管理
total Mem: 256024 −/+ buffers/cache: Swap: 522072
used 192284 80604
free 63740 75420
shared 0
buffers 10676
cached 101004
0
522072
表8-1中第二行输出（Mem:）显示物理 中第二行输出（Mem:） 内存：total列显示共有的可用内存 列显示共有的可用内存（ 内存：total列显示共有的可用内存（不显示 核心使用的物理内存，通常大约1MB）， 核心使用的物理内存，通常大约1MB）， used列显示被使用的内存总额 free列显示 used列显示被使用的内存总额，free列显示 列显示被使用的内存总额， 全部空闲的内存，shared列显示多个进程共 全部空闲的内存，shared列显示多个进程共 享的内存总额，buffers列显示磁盘缓存的当 享的内存总额，buffers列显示磁盘缓存的当 前大小。 前大小。 表8-1中第二行输出（Swap）显示交换 中第二行输出（Swap） 空间的信息，与上一行类似。 空间的信息，与上一行类似。如果该行为全 0，则没有使用交换空间。 则没有使用交换空间。
1．实时监控内存使用情况 （1）在命令行用“free”命令监控内存使 在命令行用“ 用情况
在提示符后输入命令free：＃ 在提示符后输入命令free：＃free ：＃free 表8-1所示为输出情况。 所示为输出情况。
表8-1
一个256MB的RAM和512MB交换空间的系统情况 的 一个 和 交换空间的系统情况
Linux的内存管理 Linux的内存管理
一、实验目的 二、实验工具与设备 三、实验预备知识 四、实验内容和步骤 五、实验总结
【Linux检测内存、管理内存】--【free、ps、kill命令】
Linux内存检测方法—ps命令
使用Linux命令回收内存，我们能够使用Ps、 Kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在 使用终极用户权限时使用命令“Ps”，他会列出 任何正在运行的程式名称，和对应的进程号 （PID）。
示例
为了高效率回收内存能够使用命令ps 参数v：
Linux内存回收方法—kill命令
Kill命令的工作原理是：向Linux操作系统 的内核送出一个系统操作信号和程式的进 程号（PID）。 示例
Free命令
第二行描述应用程序的内存使用： 前个值表示-buffers/cache——应用程序使 用的内存大小，used减去缓存值 后个值表示+buffers/cache——所有可供应 用程序使用的内存大小，free加上缓存值 注: -buffers/cache=used-buffers-cached +buffers/cache=free+buffers+cached 第三行表示swap的使用： used——已使用 free——未使用
3、Linux 内存监控内存泄露的检 测和回收
对于内存溢出之类的麻烦可能大家在 编写指针比较多的复杂的程式的时候就会 碰到。在 Linux 或 unix 下，C、C＋＋语 言是最使用工具。但是我们的 C++ 程式 缺乏相应的手段来检测内存信息，而只能 使用 top 指令观察进程的动态内存总额。 而且程式退出时，我们无法获知任何内存 泄漏信息。
从用户使用程式的角度来看，内存泄漏本 身不会产生什么危害，作为一般的用户， 根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危 害的是内存泄漏的堆积，这会最终消耗尽 系统任何的内存。以下就介绍下Linux 内 存监控内存泄露和回收内存的方法。
Linux操作系统中的内存管理和优化技术
Linux操作系统中的内存管理和优化技术在Linux操作系统中，内存管理是一项非常重要的任务。
因为在计算机系统中，内存是最主要的资源之一，也是最容易被浪费或滥用的资源之一。
因此，在Linux系统中要做好内存管理，就必须要清楚该系统如何使用内存、怎样管理内存，以及如何优化内存使用。
一、Linux内存的分类在Linux系统中，我们一般将内存分为两种类型：物理内存和虚拟内存。
物理内存是指计算机实际存在的内存，而虚拟内存是指计算机中的硬盘空间，它在计算机中被用作为一种虚拟化内存的技术。
这种技术使得计算机可以虚拟出额外的内存空间，从而提高系统的内存使用效率。
二、Linux内存的使用在Linux系统中，内存不是一次性分配给所有程序使用的，而是按需分配的。
当系统需要更多内存时，它会从空闲的内存中分配出一部分，然后再使用这些内存来支持系统进程和应用程序。
此外，Linux系统中还有一个内存缓存，它可以帮助系统将经常被访问的数据存储在内存中，以便快速响应用户请求。
三、Linux内存管理在Linux系统中，内存管理模块负责管理系统的内存使用。
这个模块会跟踪系统内存使用情况，并将一部分内存分配给正在运行的进程和应用程序。
此外，如果系统内存使用过量，内存管理模块还能回收不必要的内存，并将其分配给更需要的进程或应用程序。
四、Linux内存优化技术1. 内存调整在Linux系统中，我们可以使用内存调整技术来优化内存使用。
这种技术可以通过修改内核参数来增加系统的内存使用效率。
我们可以使用sysctl命令来修改内核参数。
2. 内存抖动在Linux系统中，如果内存使用过量，就会出现内存抖动的情况。
内存抖动是指系统频繁地将一页内存从内存中换出，然后再将其换入内存。
这种过程会导致系统速度变慢，因此我们需要采取一些措施来优化内存使用。
我们可以在系统中使用Swap分区和Swap文件来降低内存抖动的风险。
3. 内存清理在Linux系统中，我们可以使用内存清理技术来优化内存使用。
Linux实验总结分析报告
Linux实验总结分析报告⼀、Linux系统概念模型从整体来看，Linux可以划分为⽤户空间和内核空间，我们平常编写的⽤户程序以及C库函数都位于⽤户空间，⽽内核空间⾃顶向下可分为系统调⽤、内核(进程管理、内存管理、⽂件管理、中断等）以及平台架构相关代码。
1、Linux启动分析当我们打开PC的电源，BIOS开机⾃检，按BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)启动，接着启动设备上安装的引导程序lilo或grub开始引导Linux，Linux⾸先进⾏内核的引导，接下来执⾏init程序，init程序调⽤了rc.sysinit和rc等程序，rc.sysinit和rc当完成系统初始化和运⾏服务的任务后，返回init；init启动了mingetty后，打开了终端供⽤户登录系统，⽤户登录成功后进⼊了Shell，这样就完成了从开机到登录的整个启动过程。
2、进程管理linux内核通过task_struct(进程描述符)结构体来管理进程，多个任务的task struct组成的链表，被称为task list(任务列表)。
（1）进程创建：在Linux系统中，所有的进程都是PID为1的init进程的后代。
内核在系统启动的最后阶段启动init进程。
该进程读取系统的初始化脚本（initscript）并执⾏其他的相关程序，最终完成系统启动的整个进程。
Linux提供两个函数去处理进程的创建和执⾏：fork()和exec()。
⾸先，fork()通过拷贝当前进程创建⼀个⼦进程。
⼦进程与⽗进程的区别仅仅在于PID（每个进程唯⼀），PPID（⽗进程的PID）和某些资源和统计量（例如挂起的信号）。
exec()函数负责读取可执⾏⽂件并将其载⼊地址空间开始运⾏。
（2）进程终⽌依靠do_exit()（在kernel/exit.c⽂件中）把与进程相关联的所有资源都被释放掉（假设进程是这些资源的唯⼀使⽤者）。
⾄此，与进程相关的所有资源都被释放掉了。
进程不可运⾏（实际上也没有地址空间让它运⾏）并处于TASK_ZOMBIE状态。
linux内存机制
linux内存机制
Linux内存机制是指Linux操作系统中对内存的管理和分配机制。
Linux内存机制是由内核实现的，其目的是为了确保系统稳定性和高效性。
Linux 内存机制包括物理内存管理、虚拟内存管理、内存映射、内存分配和释放等方面。
物理内存管理是指对物理内存的管理和控制。
Linux 内核通过内存映射和页表管理，将物理内存映射到虚拟内存中，实现了内存的隔离和保护。
虚拟内存管理是指对虚拟内存的管理和控制。
Linux 内核通过虚拟内存管理，将进程的逻辑地址空间映射到物理内存中，实现了多个进程的共享内存空间。
内存映射是指将一个文件或设备映射到进程的地址空间中，从而使得这个文件或设备可以像内存一样被访问。
内存分配和释放是指对内存的动态分配和释放。
Linux 内核提供了多种内存分配器，如 SLUB、SLAB 和 Buddy 等，可以根据不同场
景选择不同的内存分配器。
总之，Linux 内存机制是 Linux 操作系统中一个非常重要的子
系统，它为系统提供了高效的内存管理和分配机制，为系统的稳定性和高效性提供了保障。
- 1 -。
操作系统原理_实验报告
一、实验目的1. 理解操作系统基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统等。
2. 掌握操作系统的基本命令和操作方法。
3. 通过实验加深对操作系统原理的理解和掌握。
二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C语言3. 开发工具：Eclipse三、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. 进程管理实验2. 内存管理实验3. 文件系统实验四、实验步骤及结果1. 进程管理实验实验步骤：- 使用C语言编写一个简单的进程管理程序，实现进程的创建、调度、同步和通信等功能。
- 编写代码实现进程的创建，通过调用系统调用创建新的进程。
- 实现进程的调度，采用轮转法进行进程调度。
- 实现进程同步，使用信号量实现进程的互斥和同步。
- 实现进程通信，使用管道实现进程间的通信。
实验结果：- 成功创建多个进程，并实现了进程的调度。
- 实现了进程的互斥和同步，保证了进程的正确执行。
- 实现了进程间的通信，提高了进程的效率。
2. 内存管理实验实验步骤：- 使用C语言编写一个简单的内存管理程序，实现内存的分配、释放和回收等功能。
- 实现内存的分配，采用分页存储管理方式。
- 实现内存的释放，通过调用系统调用释放已分配的内存。
- 实现内存的回收，回收未被使用的内存。
实验结果：- 成功实现了内存的分配、释放和回收。
- 内存分配效率较高，回收内存时能保证内存的连续性。
3. 文件系统实验实验步骤：- 使用C语言编写一个简单的文件系统程序，实现文件的创建、删除、读写等功能。
- 实现文件的创建，通过调用系统调用创建新的文件。
- 实现文件的删除，通过调用系统调用删除文件。
- 实现文件的读写，通过调用系统调用读取和写入文件。
实验结果：- 成功实现了文件的创建、删除、读写等功能。
- 文件读写效率较高，保证了数据的正确性。
五、实验总结通过本次实验，我对操作系统原理有了更深入的理解和掌握。
以下是我对实验的几点总结：1. 操作系统是计算机系统的核心，负责管理和控制计算机资源，提高计算机系统的效率。
linux的常用命令实验报告总结
linux的常用命令实验报告总结Linux的常用命令实验报告总结一、实验背景Linux操作系统是一种非常强大和灵活的操作系统，广泛用于服务器领域和嵌入式系统中。
对于初学者来说，熟悉和掌握Linux的常用命令是非常重要的。
本次实验旨在学习并实践Linux的常用命令，包括文件和目录管理、进程管理、网络管理等方面。
二、实验目的1. 学习并掌握Linux的文件和目录管理命令，如ls、cd、mkdir、rm等；2. 学习并掌握Linux的进程管理命令，如ps、kill、top等；3. 学习并掌握Linux的网络管理命令，如ping、ifconfig、wget等；4. 熟悉实际应用场景，运用所学命令解决实际问题。
三、实验过程和结果1. 文件和目录管理文件和目录管理是Linux中最基本和常用的命令之一，通过实验我们学习了以下常用命令：- ls：列出当前目录下的文件和目录；- cd：切换当前工作目录；- mkdir：创建一个新的目录；- rm：删除文件或目录；- cp：复制文件或目录；- mv：移动文件或目录。
通过实验，我们熟悉了以上命令的使用方法和参数，能够完成常见的文件和目录管理任务，如创建目录、列出文件、复制文件等。
2. 进程管理进程管理是Linux系统管理的重要内容之一，通过实验我们学习了以下常用命令：- ps：查看当前运行的进程信息；- top：实时监控系统运行状态；- kill：终止指定进程；- bg、fg、jobs：管理进程的后台和前台运行；- nice：调整进程的优先级。
通过实验，我们了解了进程的基本概念和特性，学会了查看和管理系统中的进程，如查看进程的PID、终止指定的进程等。
3. 网络管理网络管理是Linux系统中重要的一部分，通过实验我们学习了以下常用命令：- ping：测试网络连接；- ifconfig：查看和配置网络接口；- wget：下载文件；- ssh：远程登录和操作主机；- netstat：查看网络连接状态。
Linux下的内存管理ppt图解
Malloc(heap算法)
kmalloc(分配 大小大于一 页)
vmalloc(非连 续内存分配)
sys_brk(扩大进程的 堆空间)
页表管理,表项目(TLB Refill,TLB load/store)
伙伴系统(buddy 算法)
Confidential
Linux 如何防止内存碎片
linux 内存管理层次 关系图2
Confidential
slab 分配器的主要结构
Confidential
SLUB
2.6.22中的SLAB内存管理代码将被SLUB代替。 SLAB是经典的管理内核的内存的代码,但是slab维 护了大量的对象队列，这些队列虽然可以很快地 被分 配，但是过于复杂，而且维护所占用的空间 会随着系统节点的增加而急剧增长。 slub就是作为slab的可替代选项出现的。slub是 一种不使用队列的分配器。slub取消了大量的队 列和相 关维护费用，获得了极大的性能和伸缩性 提高，并在总体上简化了slab结构，使用了基于 每CPU的缓存，同时保留了slab的用户接口，而 且slub还提 供了强大的诊断和调试能力
linux减少外部碎片
伙伴系统(buddy算法)把内存块按大小分组管理， 一定程度上减轻了外部碎片的危害，因为页框分 配不在盲目，而是按照大小依次有序进行，不过 伙伴关系只是减轻了外部碎片，但并未彻底消除 , 但是伙伴系统同时又带来很多的内部碎片
linux减少外部碎片
SLAB,SLUB,SLOB分配器使得一个页面内众多 小块内存可独立被分配使用，避免了内部分片， 节约了空闲内存
Linux 内存管理
Actions Microelectronics Co., Ltd.
Confidential
操作系统实验报告
操作系统实验报告一、实验目的本次操作系统实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理和关键机制，包括进程管理、内存管理、文件系统以及设备管理等方面。
同时，培养我们解决实际问题的能力，提高对操作系统相关知识的综合运用水平。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10 和 Linux（Ubuntu 2004 LTS），实验所使用的编程工具包括 Visual Studio Code、gcc 编译器等。
三、实验内容及步骤（一）进程管理实验1、进程创建与终止在 Windows 系统中，使用 C+＋语言编写程序，通过调用系统 API函数创建新的进程，并观察进程的创建和终止过程。
在 Linux 系统中，使用 C 语言编写程序，通过 fork(）系统调用创建子进程，并通过 wait(）函数等待子进程的终止。
2、进程调度观察Windows 和Linux 系统中进程的调度策略，包括时间片轮转、优先级调度等。
通过编写程序模拟进程的执行，设置不同的优先级和执行时间，观察系统的调度效果。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放在 Windows 系统中，使用 C+＋语言的 new 和 delete 操作符进行内存的动态分配和释放，并观察内存使用情况。
在 Linux 系统中，使用 C 语言的 malloc(）和 free(）函数进行内存的分配和释放，通过查看系统的内存使用信息来验证内存管理的效果。
2、虚拟内存管理研究 Windows 和 Linux 系统中的虚拟内存机制，包括页表、地址转换等。
通过编写程序访问虚拟内存地址，观察系统的处理方式和内存映射情况。
（三）文件系统实验1、文件操作在 Windows 和 Linux 系统中，使用编程语言对文件进行创建、读取、写入、删除等操作。
观察文件的属性、权限设置以及文件在磁盘上的存储方式。
2、目录操作实现对目录的创建、删除、遍历等操作。
研究目录结构和文件路径的表示方法。
linux操作系统实验报告
linux操作系统实验报告Linux 操作系统实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解和熟悉Linux 操作系统的基本操作、命令行使用、文件系统管理以及进程管理等方面的知识和技能。
通过实际操作和实践，提高对 Linux 操作系统的掌握程度，为今后在相关领域的学习和工作打下坚实的基础。
二、实验环境本次实验使用的是虚拟机软件 VirtualBox 安装的 Ubuntu 2004 LTS操作系统。
虚拟机配置为 2GB 内存，20GB 硬盘空间。
实验在Windows 10 操作系统的主机上进行。
三、实验内容及步骤（一）用户和权限管理1、创建新用户使用｀sudo adduser ＜username>｀命令创建新用户，例如创建用户名为｀testuser` 的新用户。
2、设置用户密码使用｀sudo passwd ＜username>｀命令为新用户设置密码。
3、切换用户使用｀su ＜username>｀命令切换到新用户。
4、用户权限管理修改｀／etc/sudoers` 文件，为新用户赋予特定的权限，例如允许执行特定的管理员命令。
（二）文件和目录操作1、查看文件和目录使用｀ls` 命令查看当前目录下的文件和目录，使用｀ls l` 命令查看详细信息，包括文件权限、所有者、大小和修改时间等。
2、创建、删除文件和目录使用｀touch ＜filename>｀命令创建新文件，使用｀mkdir ＜directoryname>｀命令创建新目录。
使用｀rm ＜filename>｀命令删除文件，使用｀rmdir ＜directoryname>｀命令删除空目录，使用｀rm r ＜directoryname>｀命令删除非空目录。
3、复制、移动文件和目录使用｀cp ＜source> ＜destination>｀命令复制文件或目录，使用｀mv ＜source> ＜destination>｀命令移动文件或目录。
操作系统实验之内存管理实验报告
//空闲分区 typedef struct Free_Block {
int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block;
定义已分配的内存空间的结构体，用来保存已经被进程占用了内存空间的情
该模块完成在内存空间中申请一块空间供进程使用的功能，通过输入进程大 小系统先查看内存空间中是否有足够的空间供其进行申请，若无，显示分配失败 相应信息，否则在空闲内存分区块中选择最先的一块进行分配，若内存空间不足 则继续向下查找，空闲内存分区的顺序通过三种算法给出。分配内存时，要指定 进程的首地址和大小，并对内存空闲分区的大小做相应的修改。 2.4 进程终止模块
四、开发工具及主要源代码
1、开发工具
sublimeText3 文本编辑器，采用 g++编译。
2、主要源码
这里只给出最先适应算法的源码，由于三种算法均为对链表进行排序，只是 排序依据的属性不同，结构上几乎相似，在此就不做赘述 /*最先适应算法，按地址的大小由小到达排序*/
void rFirst_Fit() {
current_min_addr = temp->next->start_addr; p = temp; } temp = temp->next; } if (p->next != head->next) { temp = p->next; p->next = p->next->next; temp->next = head->next;
不足之处在于，本次实验中没有实现最坏适应法，分析可能是在在排序的 过程中链表的指针出现了错误，在开始调试阶段只对单一算法进行了调试从而 忽略了这个问题的存在，直到编写本报告的时候才发现种问题。
int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block;
定义已分配的内存空间的结构体，用来保存已经被进程占用了内存空间的情
该模块完成在内存空间中申请一块空间供进程使用的功能，通过输入进程大 小系统先查看内存空间中是否有足够的空间供其进行申请，若无，显示分配失败 相应信息，否则在空闲内存分区块中选择最先的一块进行分配，若内存空间不足 则继续向下查找，空闲内存分区的顺序通过三种算法给出。分配内存时，要指定 进程的首地址和大小，并对内存空闲分区的大小做相应的修改。 2.4 进程终止模块
四、开发工具及主要源代码
1、开发工具
sublimeText3 文本编辑器，采用 g++编译。
2、主要源码
这里只给出最先适应算法的源码，由于三种算法均为对链表进行排序，只是 排序依据的属性不同，结构上几乎相似，在此就不做赘述 /*最先适应算法，按地址的大小由小到达排序*/
void rFirst_Fit() {
current_min_addr = temp->next->start_addr; p = temp; } temp = temp->next; } if (p->next != head->next) { temp = p->next; p->next = p->next->next; temp->next = head->next;
不足之处在于，本次实验中没有实现最坏适应法，分析可能是在在排序的 过程中链表的指针出现了错误，在开始调试阶段只对单一算法进行了调试从而 忽略了这个问题的存在，直到编写本报告的时候才发现种问题。
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实验九Linux内存管理
1.2 Linux内存管理—虚拟内存的实现
内存分配和回收机制
请求页机制
地址映射机制
缓存和刷新机制
交换 机制
2 Linux内存分配
32位系统： 线性地址 31
22 21 12 11
0
页目录 页号 页偏移量
页目录
3号控制寄存器
…… …… ……
页表
物理 地址
物理页
64位系统：
❖ 利用free和vmstat命令观察主存分配结果及使用情况
128KB 适合需要频繁申请释放相同大 小内存块时使用
kmalloc
基于kmem_cache_alloc实现 128KB 最常见的分配方式，需要小于 页框大小的内存时使用
vmalloc
建立非连续物理内存到虚 拟地址的映射
物理不连续，适合需要大内存， 但对地址连续性没有要求的场 合
dma_alloc_coherent 基于_alloc_pages实现
页全局目录(PGD) 页上级目录(PUD) 页中间目录(PMD)
页表(PT)
…
…
…
…
物理块
1.2 Linux内存分配—常用的内存分配函数
函数名 _get_free_pages
分配原理 直接对页框进行操作
最大内存
其他
4MB 适用于分配较大量的连续物理 内存
kmem_cache_alloc 基于slab机制实现
malloc()：不能初始化所分配的内存空间 calloc()：初始化为零
❖ 释放原先申请的内存空间free()
释放内存后，不能再去访问被释放的内存空间 不能两次释放相同的指针 C语言中，malloc/free 需配套使用
实验九 Linux内存管理
❖ 预备知识
Linux内存管理 Linux内存分配 Linux内存回收
❖ 堆内存的分配：malloc()、realloc () 、new () ❖ 对内存的回收：free () 、delete ()
❖ 内存泄漏的堆积，会最终消耗尽系统所有的内存
使用kill命令回收内存 使用工具软件Memprof回收内存
实验九 Linux内存管理
❖ 预备知识
Linux内存管理 Linux内存分配 Linux内存回收
4MB 适用于DMA操作
Ioremap
实现已知物理地址到虚拟 地址的映射
适用于物理地址已知的场合， 如设备驱动
alloc_bootmem
在启动kernel时，预留一段 内存，内核看不见
小于物理内存大小，内存管理 要求较高
1.3 Linux内存回收
❖ 堆内存：程序从堆中分配的、大小任意的、使用完 后必须显示释放的内存
❖ 实验指导
内存信息的监视 内存的申请和释放
❖ 实验目的、内容
2.1 内存信息的监视
❖ 用free命令监控内存使用情况
❖ 用vmstat命令监视虚拟内存使用情况
2.2 内存的申请和释放
❖ 动态分配内存空间malloc()、calloc()
malloc()：一个参数，即要分配的内存空间大小 calloc()：两个参数，即元素数目和每个元素的大小
❖ 实验指导
内存信息的监视 内存的申请和释放
❖ 实验目的、内容
3.1 实验目的
❖ 掌握Linux虚拟内存管理的原理 ❖ 掌握Linux中动态内存操作函数的使用方法 ❖ 掌握Linux监测内存使用情况的方法
3.2 实验内容
❖ 利用系统提供的内存操作函数进行内存的申请、使 用和释放
❖ 利用系统提供的内存操作函数进行内存的申请、调 整、使用和释放
1.2 Linux内存管理—虚拟内存的实现
内存分配和回收机制
请求页机制
地址映射机制
缓存和刷新机制
交换 机制
2 Linux内存分配
32位系统： 线性地址 31
22 21 12 11
0
页目录 页号 页偏移量
页目录
3号控制寄存器
…… …… ……
页表
物理 地址
物理页
64位系统：
❖ 利用free和vmstat命令观察主存分配结果及使用情况
128KB 适合需要频繁申请释放相同大 小内存块时使用
kmalloc
基于kmem_cache_alloc实现 128KB 最常见的分配方式，需要小于 页框大小的内存时使用
vmalloc
建立非连续物理内存到虚 拟地址的映射
物理不连续，适合需要大内存， 但对地址连续性没有要求的场 合
dma_alloc_coherent 基于_alloc_pages实现
页全局目录(PGD) 页上级目录(PUD) 页中间目录(PMD)
页表(PT)
…
…
…
…
物理块
1.2 Linux内存分配—常用的内存分配函数
函数名 _get_free_pages
分配原理 直接对页框进行操作
最大内存
其他
4MB 适用于分配较大量的连续物理 内存
kmem_cache_alloc 基于slab机制实现
malloc()：不能初始化所分配的内存空间 calloc()：初始化为零
❖ 释放原先申请的内存空间free()
释放内存后，不能再去访问被释放的内存空间 不能两次释放相同的指针 C语言中，malloc/free 需配套使用
实验九 Linux内存管理
❖ 预备知识
Linux内存管理 Linux内存分配 Linux内存回收
❖ 堆内存的分配：malloc()、realloc () 、new () ❖ 对内存的回收：free () 、delete ()
❖ 内存泄漏的堆积，会最终消耗尽系统所有的内存
使用kill命令回收内存 使用工具软件Memprof回收内存
实验九 Linux内存管理
❖ 预备知识
Linux内存管理 Linux内存分配 Linux内存回收
4MB 适用于DMA操作
Ioremap
实现已知物理地址到虚拟 地址的映射
适用于物理地址已知的场合， 如设备驱动
alloc_bootmem
在启动kernel时，预留一段 内存，内核看不见
小于物理内存大小，内存管理 要求较高
1.3 Linux内存回收
❖ 堆内存：程序从堆中分配的、大小任意的、使用完 后必须显示释放的内存
❖ 实验指导
内存信息的监视 内存的申请和释放
❖ 实验目的、内容
2.1 内存信息的监视
❖ 用free命令监控内存使用情况
❖ 用vmstat命令监视虚拟内存使用情况
2.2 内存的申请和释放
❖ 动态分配内存空间malloc()、calloc()
malloc()：一个参数，即要分配的内存空间大小 calloc()：两个参数，即元素数目和每个元素的大小
❖ 实验指导
内存信息的监视 内存的申请和释放
❖ 实验目的、内容
3.1 实验目的
❖ 掌握Linux虚拟内存管理的原理 ❖ 掌握Linux中动态内存操作函数的使用方法 ❖ 掌握Linux监测内存使用情况的方法
3.2 实验内容
❖ 利用系统提供的内存操作函数进行内存的申请、使 用和释放
❖ 利用系统提供的内存操作函数进行内存的申请、调 整、使用和释放