利用图文和代码深度解析操作系统OS的内存管理实现原理机制和算法

利用图文和代码深度解析操作系统OS的内存管理实现原理机制和算法。

内存作为计算机系统的组成部分，跟开发人员的日常开发活动有着密切的联系，我们平时遇到的Segment Fault、OutOfMemory、Memory Leak、GC等都与它有关。本文所说的内存，指的是计算机系统中的主存（Main Memory），它位于存储金字塔中CPU缓存和磁盘之间，是程序运行不可或缺的一部分。

操作系统内存管理：总的来说，操作系统内存管理包括物理内存管理和虚拟内存管理。

物理内存管理：

包括程序装入等概念、交换技术、连续分配管理方式和非连续分配管理方式（分页、分段、段页式）。

虚拟内存管理：

虚拟内存管理包括虚拟内存概念、请求分页管理方式、页面置换算法、页面分配策略、工作集和抖动。

内存是计算机很重要的一个资源，因为程序只有被加载到内存中才可以运行；此外，CPU所需要的指令与数据也都是来自内存的。可以说，内存是影响计算机性能的一个很重要的因素。

分层存储器体系

在介绍内存管理的细节前，先要了解一下分层存储器体系：

大部分的计算机都有一个存储器层次结构，即少量的非常快速、昂贵、易变的高速缓存(cache)；若干兆字节的中等速度、中等价格、易变的主存储器(RAM)；数百兆或数千兆的低速、廉价、不易变的磁盘。这些资源的合理使用与否直接关系着系统的效率。

CPU缓存（Cache Memory）：是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但