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边干边学linux:边学边干Linux内核指导——虚拟存储
疯狂代码 / ĵ:http://Linux/Article28340.html
; ; ; 虚拟地址由操作系统维护由MMU可以进行转换扩大了内存空间分页管理把内存分为页和页桢大小样个在磁盘个在内存页表就像个输入是页号输出是页桢号
; ; ; 页表可以是多级页表可以用TLB(Translation Lookaside Buffer)缓存Cache速度和成本介于内存和寄存器
; ; ; 页表项:禁止缓存Cache访问位保护位修改位存在位——页桢号
; ; ; 页面置换:最优算法先进先出和最近最少使用 (Lea Recently Used)
; ; ; Linux 虚拟内存管理
; ; ; 1.缺省页面大小8K每个进程维护自己张页表所以区别进程虚拟地址可能样
; ; ; 2.虚拟地址:0x2194 ——> 页面大小0x2000所以此地址在页面1处页内偏移地址是0x194如果页1映射为页桢4那么它物理地址是0x8000+0x194=0x8194
; ; ; 3.换页paging _disibledevent=> 2009-2-12 4:14:03
疯狂代码 /。
linux下虚拟内存如何设置Linux操作系统诞生于1991 年10 月5 日(这是第一次正式向外公布时间)。
Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux 内核。
下面是店铺带来的关于linux下虚拟内存如何设置的内容，欢迎阅读!linux下虚拟内存如何设置：swap空间就是虚拟内存，在物理内存不足时，有较大的用处。
查看内存空间大小：free -m // m表示显示的字节单位是m(megabytes)下面我们就来增加系统的 Swap 大小。
1.首先用命令free查看系统内 Swap 分区大小。
free -mtotal used free shared buffers cachedMem: 1002 964 38 0 21 410-/+ buffers/cache: 532 470Swap: 951 32 929可以看到 Swap 只有951M，不符合 Oracle-xe-client 的安装要求。
2.创建一个 Swap 文件。
mkdir swapcd swapsudo dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1024 count=100000 出现下列提示，上面命令中的 count 即代表swap文件大小。
记录了 100000+0 的读入记录了 100000+0 的写出102400000 字节 (102 MB) 已复制，0.74704 秒，137 MB/秒把生成的文件转换成 Swap 文件sudo mkswap swapfileSetting up swapspace version 1, size = 102395 kBno label, UUID=09fde987-5567-498a-a60b-477e302a988b3.激活 Swap 文件。
sudo swapon swapfile再次查看 free -m 的结果。
total used free shared buffers cachedMem: 1002 967 34 0 22 410-/+ buffers/cache: 534 467Swap: 1053 32 1021添加成功。
虚拟存储器的实现方法
虚拟存储器是操作系统中的一个重要概念，用于扩展计算机的物理内存。
虚拟存储器的实现方法可以基于以下几种技术：
1. 分页机制：将物理内存和虚拟内存划分为固定大小的页，并将虚拟内存中的页面映射到物理内存中的页。
通过页面替换算法（如最近最久未使用算法）将虚拟内存中的页面从磁盘中加载到物理内存中的空闲页面，从而实现虚拟内存的扩展。
2. 分段机制：将程序按照逻辑结构划分为不同的段，每个段有不同的长度，可以动态地加载到物理内存中。
通过段表将虚拟内存中的段映射到物理内存中的段，并根据需要进行加载和替换。
3. 页面置换算法：虚拟存储器在物理内存空间不足时，需要选择一些页面置换出物理内存，从而将新的页面加载进来。
常见的页面置换算法包括FIFO（先进先出）、LRU（最近最久未
使用）、LFU（最不经常使用）等。
4. 页面回写机制：当页面被替换出物理内存时，如果其中的数据已被修改，需要将数据回写到磁盘中，以保持数据的一致性。
5. 页面预调度机制：根据程序运行的局部性原理，预测将来可能访问的页面，并提前将这些页面加载到物理内存中，减少缺页异常的发生。
需要注意的是，虚拟存储器的实现方法是操作系统的核心功能
之一，具体的实现方式会受到硬件架构、操作系统设计等多个因素的影响。
不同的操作系统可能会采用不同的实现方法来满足自身的需求。
linux虚拟机磁盘扩容操作方法要在Linux虚拟机上扩展磁盘，你可以按照以下步骤操作：
1. 首先，在虚拟化平台（如VMware、VirtualBox等）中对虚
拟机的磁盘进行扩容操作。
这一步会增加虚拟硬盘的容量。
2. 接下来，在虚拟机中运行以下命令来扫描新添加的磁盘空间：
echo 1 > /sys/class/scsi_device/DEVICE/device/rescan.
其中，DEVICE是你要扫描的设备名称，可以在
`/sys/class/scsi_device/`目录下找到对应的设备。
3. 然后，使用`fdisk`命令对磁盘进行分区扩展。
运行以下命令：
fdisk /dev/sdX.
其中，sdX是你要扩展的磁盘名称。
进入`fdisk`界面后，
按顺序输入以下命令：
输入 `p` 查看分区表，确认分区信息。
输入 `d` 删除现有分区。
输入 `n` 创建一个新分区。
输入 `w` 保存并退出。
4. 接着，运行以下命令来重新加载分区表：
partprobe /dev/sdX.
5. 现在，你需要将新的分区格式化为文件系统。
如果你使用的是ext4文件系统，可以运行以下命令：
resize2fs /dev/sdX1。
其中，sdX1是你新创建的分区名称。
6. 最后，你可以运行`df -h`命令来确认磁盘空间扩展是否成功。
以上就是在Linux虚拟机上扩展磁盘的基本操作方法。
希望对你有所帮助。
linux pvs 说明Linux PVS是一种基于Linux操作系统的虚拟存储技术，它允许用户将物理存储设备虚拟化为多个逻辑存储设备，从而更好地管理和利用存储资源。
下面我将向您介绍Linux PVS的特点和使用方法。
Linux PVS的主要特点是高效性和灵活性。
它可以将多个物理存储设备合并为一个逻辑存储设备，提供了更大的存储空间。
同时，它还支持动态扩展和缩减存储空间，使用户可以根据需要随时调整存储容量。
此外，Linux PVS还支持数据的快照和克隆功能，可以方便地备份和恢复数据。
使用Linux PVS的方法相对简单。
首先，用户需要安装并配置Linux PVS软件。
然后，通过命令行界面或图形化界面，用户可以创建物理卷（Physical Volume）、卷组（Volume Group）和逻辑卷（Logical Volume）。
物理卷是物理存储设备，卷组是由多个物理卷组成的存储池，逻辑卷是从卷组中划分出来的逻辑存储设备。
用户可以根据需求创建和管理这些存储对象。
一旦创建了逻辑卷，用户可以将其格式化并挂载到文件系统中，从而可以像使用普通硬盘一样使用它。
用户可以在逻辑卷上创建文件和目录，读写数据。
同时，用户还可以在不影响已有数据的情况下，动态地扩展或缩减逻辑卷的大小。
除此之外，Linux PVS还提供了一些高级功能，如RAID（冗余阵列）和缓存。
RAID可以通过将数据分布在多个物理卷上实现数据冗余和性能提升，提高存储的可靠性和效率。
而缓存可以加速对存储设备的读写操作，提高存储的访问速度。
总的来说，Linux PVS是一种强大而灵活的虚拟存储技术，可以帮助用户更好地管理和利用存储资源。
它具有高效性、灵活性和可靠性等特点，并提供了丰富的功能和易用的操作方法。
通过合理使用Linux PVS，用户可以满足不同的存储需求，并提高存储的性能和可靠性。
虚拟机中Linux对于虚拟的磁盘的挂载
1、使用“fdisk -l”的命令查看当前系统的分区（如果刚才设置VMware--setting的时候运行了系统，则会出现下图情况：没有识别到新的磁盘即sdb），解决办法，重启虚拟机：shutdown -r now
2、如果执行第一步的时候是关闭虚拟机中的系统的，则使用“fdisk -l 命令的时候则
会出现新的磁盘sdb（不过提示未分区）
3、对新建的磁盘进行分区及格式化的工作：
输入 fdisk /dev/sdb
终端会提示：Command （m for help）：
4、在上一步骤的基础上输入：m 则会出现下列的提示：
5、然后根据提示输入：n
会出现下面的提示，依次输入p 和 1 即可
接着便会提示卷的起始地址和结束地址，都保持默认按回车的即可（意思是只分一个区）
6、输入“w”保存并推出
7、再次使用“fdisk -l ”这个命令来查看会发现出现了/dev/sdb1（说明已经完成了分区工作）
8、对新建的分区进行格式化：格式化成ext3的文件系统即可
9、下面便是对于分好区的/dev/sdb1 这一个分区进行挂载及访问
9、1手动挂载：使用mount /dev/sdb1 /要挂载的目录（自己自定义）
访问时：cd /挂载的目录即可对其进行存储和访问
9、2自动挂载：修改/etc/fstab即可
使用vim /etc/fstab打开配置的文件，然后将下面的一行文字添加即可
/dev/sdb1 /media（这个挂载的目录你自己设置即
可）ext3 defaults 0 1。
虚拟存储器的工作原理
虚拟存储器是一种计算机内存管理技术，它通过将应用程序所需的数据和指令分为多个页面（或称为块或帧）来实现。
虚拟存储器的工作原理包括以下几个步骤：
1. 分页：将应用程序的内存划分为固定大小的页面，通常为
4KB或8KB。
每个页面都有一个唯一的页面编号。
2. 页面映射：将每个页面映射到物理内存的一个帧（或页框），帧的大小与页面大小相同。
这个映射关系被记录在页表中，页表保存在主存储器中。
3. 页面调度：当应用程序需要访问内存中的某个页面时，先检查页表。
如果该页面已经在物理内存中，则直接访问对应的物理地址；如果该页面不在物理内存中，则发生页面错误（缺页错误）。
4. 页面置换：当发生页面错误时，操作系统需要选择一个页面来替换出去，以腾出空间来加载所需的页面。
常见的页面置换算法有最近最少使用（LRU）和先进先出（FIFO）。
5. 页面加载：一旦选择了要换出的页面，操作系统会从外部存储（如硬盘）中加载所需的页面，并更新页表中的映射关系。
6. 页面更新：当应用程序对页面进行写操作时，会先将数据写入缓存页面（缓冲区），然后再由操作系统将缓存页面写回到
外部存储。
虚拟存储器的工作原理使得应用程序能够访问比物理内存更大的内存空间，而且不需要将所有数据一次性加载到内存中。
这种分页和页面调度的技术可以提高程序的整体性能，并且允许多个应用程序同时运行，因为它们不会相互干扰彼此的内存空间。
简述实现虚拟存储器的基本原理虚拟存储器是计算机系统中一种技术，可以将物理内存和磁盘空间组合使用，使得计算机系统可以处理大型程序和数据集。
它的基本原理是将物理内存中未使用或频繁不用的部分换出到磁盘中，以增加可用物理内存空间。
当程序需要这些数据时，虚拟存储器会将其换入物理内存。
下面将介绍实现虚拟存储器的基本原理。
一、分段和分页实现虚拟存储器的首要任务是对物理内存和磁盘空间进行分割，以便于管理。
分段和分页是两种基本的内存管理技术。
分页将物理内存空间划分为固定大小的块，称为页面，而分段则将内存空间分为不同段，每个段具有不同的长度和属性。
虚拟存储器的实现通常采用分页技术，因为它可以更好地利用内存空间。
二、页面交换在虚拟存储器中，磁盘空间被称为页面文件，操作系统会将物理内存中的页面换出到页面文件中，以空出空间。
当程序需要访问这些页面时，操作系统会将页面从磁盘中换入到物理内存中。
这个过程被称为页面交换。
页面交换的首要目的是增加可用的物理内存空间。
每个程序使用的内存不能超过物理内存的大小，因此，操作系统必须决定哪些页面需要换出，以便于后续的访问。
三、页面置换算法在虚拟存储器中，操作系统必须确定哪些页面需要换出，并决定哪些页面需要换入，这个过程是页面置换算法。
页面置换算法的目的是将频繁不用或未使用的页面换出到磁盘中，以便于释放物理内存空间。
常见的页面置换算法有FIFO、LRU和钟表算法，它们各自有不同的实现细节和效率。
FIFO算法通过维护一个页面队列来确定需要换出的页面，LRU算法则使用页面访问时间来确定页面的访问频率。
钟表算法可以更好地处理循环访问问题。
四、页面保护机制虚拟存储器还需要有页面保护机制，以确保程序之间的内存不受到互相干扰。
页面保护机制需要暴露页面是否可以被访问的信息，以及访问权限是否正确。
当程序访问一个页面时，操作系统会检查该页面是否被保护，以及访问权限是否正确。
如果访问权限不正确，操作系统会产生一个异常，以防止程序继续访问这个页面。
利用Linux操作系统进行分布式存储分布式存储是一种将数据存储在多台计算机或服务器上的技术，它可以提供高性能、高可靠性和可扩展性。
而Linux操作系统作为一种开源的操作系统，具有稳定、灵活和可定制的特点，非常适合于构建分布式存储系统。
本文将介绍如何利用Linux操作系统进行分布式存储，并提供一些实践经验和建议。
一、了解Linux操作系统首先，我们需要对Linux操作系统有一定的了解。
Linux操作系统是一个开源的类Unix操作系统，它具有良好的可扩展性和稳定性。
而且，Linux操作系统提供了丰富的网络协议和工具，可以方便地构建分布式存储系统。
二、选择合适的分布式存储技术在利用Linux操作系统进行分布式存储时，我们需要选择合适的分布式存储技术。
目前比较流行的分布式存储技术包括分布式文件系统（如HDFS）、分布式键值存储（如Ceph）、分布式块存储（如GlusterFS）等。
根据不同的需求和场景，选择适合的分布式存储技术非常重要。
三、搭建分布式存储系统在搭建分布式存储系统时，我们需要创建一个存储集群，其中包含多台服务器。
首先，在每台服务器上安装Linux操作系统，并进行基本的配置。
然后，根据选择的分布式存储技术，安装相应的软件和工具。
接下来，将这些服务器连接在一起，并进行网络配置。
最后，配置和调优分布式存储系统，以提供高性能和高可靠性的存储服务。
四、管理分布式存储系统一旦搭建好分布式存储系统，我们需要进行管理和维护。
Linux操作系统提供了丰富的管理工具和命令，可以方便地管理分布式存储系统。
例如，可以使用命令行工具或图形化界面监视和管理存储集群。
同时，还需要进行定期的备份和维护工作，以保证数据的安全和可靠性。
五、优化分布式存储系统为了提供更好的性能和可扩展性，我们可以进行一些优化措施。
例如，可以调整存储集群的配置参数，以提高数据的读写速度。
同时，可以合理地分配存储空间，以提高存储的利用率。
此外，还可以使用缓存技术和负载均衡技术，以进一步提高系统的性能和可靠性。
linux系统如何实现虚拟存储器
摘要：Linux 操作系统是一种能运行于多种平台、源代码公开、免费、功能强大、与Unix 兼容的操作系统。
本文主要阐述了Linux 虚存管理的基本特点, 并分析了Linux 页式存储管理的特点、虚存的实现方法, 以及主要Linux虚拟地址空间的管理。
此外还介绍了Linux缺页中断处理。
关键字：Linux ; 虚存管理; 中断处理
1.虚拟存储器
虚拟存储器的概念：以透明的方式给用户提供一个比实际内存大的多的作业地址空间。
它不是任何实际的物理存储器，而是一个非常大的存储器的逻辑模型。
虚拟存储技术的实现思想：根据程序执行的局部性原理，在作业信息不全部装入内存的情况下，作业是可以运行的。
例如对于一个4页大小的作业，当前只有3个空闲内存块，运行改作业的可行的办法就是将作业的3页装入内存的3个空闲块，先运行这3页，而将剩余的页暂时存放在外存上，待需要使用在第4页上的信息时，再选中在内存中的一页交换出内存，从而让出一个内存块以便装入第4页。
作业的页面在内存与外存上的交换这一过程对用户是透明的，它是由操作系统自动完成的，这也相当于利用外存的空间扩充了内存空间。
这就是虚拟存储技术的实现思想。
根据虚拟存储技术的实现思想可知实现虚拟存储器必须具备以下条件：
（1）实际内存空间。
由于用户程序要在实际内存中运行，所以内存空间是实现虚拟存储器的基础。
（2）外存上的内存交换区。
用户作业的一部分进入内存，另一部分暂时存放在外存的一个区域中，作业在内存与该区域之间换进、换出，该区域作为内存的扩充空间，因此，这个区域称为内存交换区。
内存交换区的大小是可以设定的。
但它必须受虚拟地址空间的限制。
（3）虚拟地址。
针对虚拟存储器的使用，用户在编制程序时应使用逻辑地址。
因此，逻辑地址也称为虚拟地址，逻辑地址空间也称为虚拟地址空间。
虽然使用虚拟存储技术使得用户的作业的大小可以大于实际内存的大小，但是还是受到虚拟地址空间的限制，而虚拟地址空间的大小受到地址寄存器位数的限制，如一个32位的地址寄存器其虚拟地址空间最大为232字节，即4GB。
（4）换进、换出机制。
如何实现作业在内存与交换区之间换进、换出？怎样选择作业在内存部分中的一部分进行换出？这都是实现虚拟存储技术必须解决的问题。
2.页式虚拟存储基本原理
基本思想：作业信息的副本存放在外存上，当作业被调度运行时，至少要将作业的第一页内容装入内存，在执行的过程当中，访问到不在内存的页时，再把它们调入内存。
页表：
缺页中断
段页式虚拟存储管理
段式存储管理有一个最大的缺点就是每个段必须占据一个地址连续的内存区域。
在内存空闲空间不能满足分配要求时，段式虚拟存储器虽然可以采取淘汰在内存的段来实施分配，但是可能需要采取的移动拼接处理还是要有很大的系统开销。
这样自然想到页式存储管理的优点——可以不占用地址连续的内存区域，结合这二者的优点，于是出现了段页式虚拟存储管理技术。
进程的内存组织
Linux中使用三种重要的数据结构表示进程使用内存的情况.他们是:
struct vm_area_struct:(V AM),记录进程使用内存的区域,每个V AM代表进程地址空间的一块单独连续区域.
struct vm_operations_struct:提供多种对象操作.
Struct mm_struct; 管理一个进程所有的V AM.
3.Linux虚拟地址空间的管理
1、进程虚拟内存的内容包括三部分：
第一是进程的可执行代码和数据；
第二是进程在其运行过程当中动态申请的虚拟内存；
第三是进程使用的公共库代码，如文字处理器、绘图程序等。
其中第二部分必须链接到进程的虚拟地址空间中才能由进程管理和使用。
至于第三部分（即共享部分），虽然不必为每一个进程都装入某个共享子程序的代码，可以使用共享库，但是共享的代码和数据还是必须链接到进程的虚拟地址空间。
在一个给定的时间段内，进程并不需要使用它的虚拟地址空间中的全部，也就是不需要全部调入物理内存，只是部分调入物理内存，其他部分运行时引用到这部分时才把它们从外存调入内存。
但是在调入物理内存之前，这些部分（包括共享库）必须链接到进程的虚拟地址空间。
这个将进程内容链接到进程虚拟地址空间的过程称为内存映射。
2、Linux对进程虚存管理的数据结构
（1）mm_struct：Linux进程的虚拟存储空间由数据结构mm_struct描述，进程控制块task_struct中有指针指向它。
数据结构mm_struct中包含进程当前已加载可执行部分的信息和指向进程页目录表的指针，还包括一个指向vm_area_struct链表的指针。
（2）vm_area_struct链表：它的每一个节点，即一个vm_area_struct结构，描述进程虚拟内存空间的一个区域，包括对该虚拟内存区域的起始和终止地址的描述。
进程可以对这些区域进行一些操作，这些操作是一些Linux子程序，其功能是管理虚拟内存区域。
典型的操作是“缺页”操作，该操作发生在进程试图访问一个虚拟地址而该地址所在页面尚未调入物理内存。
当进程的可执行部分链接到进程的虚拟地址空间时，一系列vm_area_struct数据结构就会自动生成。
每一个vm_area_struct描述进程的一部分，如执行代码、初始化数据等。
Linux 支持大多数标准的虚拟内存操作，一旦vm_area_struct结构声称，就可以执行与之相关的虚拟内存操作。
4.Linux缺页中断处理
发生缺页中断：Linux收到“页面失败”信息。
页中断处理：
（1）确定发生页面失败的虚拟内存区域：搜索vm_area_struct结构的A VL树，其间进行地址合法性和操作合法性检查；
（2）通过合法性检查，则将不在内存的页调入内存。
5.交换空间与页面的换出
交换空间：用于临时存放从内存调出的页的外存，其存储区域也是按页划分的。
Linux采用“按需调页”的算法实施虚拟内存管理，执行进程的页面总会在外存与内存之间交换。
那些修改过的内存页面在换出内存时，其内容必须整页地保存到交换空间的某个区域。
（注意：内核态内存空间的内容不允许换出）
Linux交换空间有两种形式：
（1）交换设备：整个块设备，如硬盘的一个分区。
（2）交换文件：文件系统中固定长度的文件。
作为交换空间的交互设备或交换文件的内部格式一致。
交换空间的格式：前4096个字节是一个以字符串“SW AP_SPACE”结尾的位示图。
位示图的每一位对应一个交换空间的页面，某一位为1时表示它对应的页可用于换页操作。
第4096字节之后的空间才是真正用于存放换出页面的空间。
这样每个交换区最多可容纳（4096–10）*8–1=32687个页面。
一个交换空间不够用，Linux允许并行管理MAX_SW APFILES（MAX_SWAPFILES 的缺省值为8）个交换空间。
6.缓冲机制
为了加快对磁盘文件的访问，Linux分别设置了页面缓存和交换缓存。
1、页面缓存：
Linux将内存映像文件以页为单位读入并存储在页面缓存中，页面缓存用hash表page_hash_table来描述。
2、交换缓存：
页面在物理内存和交换文件之间进行交换。
许多情况下，一个页面既在交换文件中，又在物理内存中。
例如，一个被换出到交换文件中的页面，因某种原因重新装入物理内存。
如果这时内存中的页面未被修改（页表中该页对应的修改位D为0），且交换文件中又有其一个副本，那么，在该页面又需要换出物理内存时，则不必重复写入交换文件，即不必重复作磁盘写操作。
但是，这里有一个需要解决的问题，即该页在再次调出物理内存时，不但需要将其页表的在内存标志位P修改为“不在内存”，而且需要记录其在交换文件中的位置，如何不要去访问在磁盘上的交换文件，而又能得到该页在交换文件中的副本的位置？Linux引入了交换缓存机制来解决此问题。
Linux采用在物理内存的swap_cache表来描述交换缓存。
交换缓存实质上就是关于页表表目的一个列表，但交换缓存与页表有着本质的不同。
页表描述的是一个进程的所有页的情况，无论这些页当前是否在物理内存；交换缓存描述的是换出物理内存的页面的情况，无论这些页属于哪个进程，其每一个表目描述一个换出内存的页以及该页面所在的交换文件和它在交换文件中的偏移地址。
swap_cache表目的总数就是物理内存块的总数。
7.小结
（1）虚拟存储技术的核心问题是如何解决内存和外存的统一以及它们之间的数据交换问题。
内存和外存的统一管理使得内存的利用率得到提高，用户程序不再受到可用内存空间的限制。
与此相关联，存储管理要解决内存扩充、内存的分配与释放、虚拟地址到物理地址的变换、内存保护与共享、内外存之间数据交换的控制等问题。
对于用户而言，这些实现过程是透明的。
（2）虽然分区式存储管理系统可采用覆盖技术和交换技术进行存储扩充，但它们都没有能够实现真正意义上的虚拟存储器。
只有页式、段式以及段页式存储管理系统，在相应的硬件支持下，实现了真正意义上的虚拟存储技术。
（3）Linux采取“按需调页”的存储管理方式，它实现了虚拟存储管理。
但相对于虚拟存储管理的理论模式，Linux作为一个实际的操作系统有其自身的特点，这在对其进行分析时必须加以注意。
