Linux系统基本的内存管理知识讲解

Linux系统基本的内存管理知识讲解,第1张

Linux系统基本的内存管理知识讲解

内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一。内存管理系统是 *** 作系统中最为重要的部分,因为系统的物理内存总是少于系统所需要的内存数量。虚拟内存就是为了克服这个矛盾而采用的策略。系统的虚拟内存通过在各个进程之间共享内存而使系统看起来有多于实际内存的内存容量。Linux支持虚拟内存, 就是使用磁盘作为RAM的扩展,使可用内存相应地有效扩大。核心把当前不用的内存块存到硬盘,腾出内存给其他目的。当原来的内容又要使用时,再读回内存。

一、内存使用情况监测

(1)实时监控内存使用情况

在命令行使用“Free”命令可以监控内存使用情况

代码如下:

#free

total used free shared buffers cached

Mem: 256024 192284 63740 0 10676 101004

-/+ buffers/cache: 80604 175420

Swap: 522072 0 522072

上面给出了一个256兆的RAM和512兆交换空间的'系统情况。第三行输出(Mem:)显示物理内存。total列不显示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(第二行不计缓冲)。 free列显示全部没使用的内存。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前大小。第五行(Swap:)对对换空间,显示的信息类似上面。如果这行为全0,那么没使用对换空间。在缺省的状态下,free命令以千字节(也就是1024字节为单位)来显示内存使用情况。可以使用—h参数以字节为单位显示内存使用情况,或者可以使用—m参数以兆字节为单位显示内存使用情况。还可以通过—s参数使用命令来不间断地监视内存使用情况:

#free –b –s2

这个命令将会在终端窗口中连续不断地报告内存的使用情况,每2秒钟更新一次。

(2)组合watch与 free命令用来实时监控内存使用情况:

代码如下:

#watch -n 2 -d free

Every 2.0s: free Fri Jul 6 06:06:12 2007

total used free shared buffers cached

Mem: 233356 218616 14740 0 5560 64784

-/+ buffers/cache: 148272 85084

Swap: 622584 6656 615928

watch命令会每两秒执行 free一次,执行前会清除屏幕,在同样位置显示数据。因为 watch命令不会卷动屏幕,所以适合出长时间的监测内存使用率。可以使用 -n选项,控制执行的频率也可以利用 -d选项,让命令将每次不同的地方显示出来。Watch命令会一直执行,直到您按下 [Ctrl]-[C] 为止。

二、虚拟内存的概念

(1)Linux虚拟内存实现机制

Linux虚拟内存的实现需要六种机制的支持:地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制、内存共享机制。

首先内存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑地址映射到物理地址,在用户程序运行时如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存时,就发出了请求页要求如果有空闲的内存可供分配,就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收),并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。 如果没有足够的内存可供分配,那么就调用交换机制,腾出一部分内存。另外在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器)来寻找物理页交换机制中也要用到交换缓存,并且把物理页内容交换到交换文件中后也要修改页表来映射文件地址。

(2)虚拟内存容量设定

也许有人告诉你,应该分配2倍于物理内存的虚拟内存,但这是个不固定的规律。如果你的物理保存比较小,可以这样设定。如果你有1G物理内存或更多的话,可以缩小一下虚拟内存。Linux会把大量的内存用做Cache的,但在资源紧张时回收回.。你只要看到swap为0或者很小就可以放心了,因为内存放着不用才是最大的浪费。

三、使甩vmstat命令监视虚拟内存使用情况

vmstat是Virtual Meomory Statistics(虚拟内存统计)的缩写,可对 *** 作系统的虚拟内存、进程、CPU活动进行监视。它是对系统的整体情况进行统计,不足之处是无法对某个进程进行深入分析。通常使用vmstat 5 5(表示在5秒时间内进行5次采样)命令测试。将得到一个数据汇总它可以反映真正的系统情况。

代码如下:

#vmstat 5 5

procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- --system-- ----cpu----

r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa

1 0 62792 3460 9116 88092 6 30 189 89 1061 569 17 28 54 2

0 0 62792 3400 9124 88092 0 0 0 14 884 434 4 14 81 0

0 0 62792 3400 9132 88092 0 0 0 14 877 424 4 15 81 0

1 0 62792 3400 9140 88092 0 0 0 14 868 418 6 20 74 0

1 0 62792 3400 9148 88092 0 0 0 15 847 400 9 25 67 0

vmstat命令输出分成六个部分:

就像我们了解的Windows和Mac OS,linux也是一个 *** 作系统。如下图,linux就是系统调用接口和内核那两层。

通过上面的说明,我们知道了 Linux 其实就是一个 *** 作系统最底层的核心及其提供的核心工具,任何人均可取得核心码与可执行这个核心程序,并且可以修改。此外,由于linux参考POSIX设计规范,于是 兼容UNIX *** 作系统,故可称为Unix Like的一种。

为了让一般使用者能够接触到linux,很多的商业公司和非盈利团体,就将linux kernal(含tools)与可运行的软件整合起来,加上自己具有创意的工具程序,这个工具程序可以让用户以光盘/DVD或者透过网络直接安装和管理linux系统。这个 kernal+softwares+tools的可完全安装 ,我们称其为 linux distribution(可完全安装套件、linux发布商套件)

对于linux来说,所有的程序和系统装置都是文件, 一切都是文件。

由于利用 Linux 来开发产品或distributions 的社群/公司与个人很多,若是每个人都用自己的想法来配置文件放置的目录,就会造成个人不能使用他人的linux系统的PC。因为你根本不知道一些基本的配置,文件在哪里,这就造成了混乱。所以,就有所谓的 Filesystem Hierarchy Standard(FHS) 标准出炉了。

也就是说,FHS 的重点在于规范每个特定的目录下应该要放置什么样子的数据而已。

事实上,这个 FHS仅是规范出在根目录 ( / ) 底下各个主要的目录应该是要放置什么样的文件而已。 FHS 定义出两层规范出来,第一层是 / 底下的各个目录应该要放置什么样内容的文件数据,例如 /etc 应该要放置设定档, /bin 与 /sbin 则应该要放置可执行档等等。第二层则是针对 /usr 及 /var 这两个目录的次目录来定义的。 例如 /var/log 放置系统登录文件、 /usr/share放置共享数据等等。

在一个文件系统中,我们总有一个被称为 根目录 的东西,这个根目录里包含了所有其他目录和文件。

在Windows中,可以有好几个根目录,比如说C盘(C:\)是你的硬盘的根目录,H盘可能是你的光盘驱动器的根目录。

Linux中有且只有一个根目录,就是 / 。

如果以较为完整的树状目录来视察的话, 可以将整个 Linux 的树状目录绘制成下图:

Linux是一个真实的、完整的 多用户多任务 的 *** 作系统,多用户多任务就是可以在系统上建立多个用户,而多个用户可以在同一时间内登录同一系统执行各自不同的任务,而互不影响。例如某台Linux服务器上有4个用户,分别是root、www、ftp和MySQL,在同一时间内,root用户可能在查看系统日志,管理维护系统;www用户在修改自己的网页程序;FTP用户可能在上传软件到服务器;MySQL用户在执行自己的sql查询,每个用户互不干扰,有条不紊地进行着自己的工作,而每个用户不能越权访问,比如www用户不能执行MySQL用户的查询 *** 作,FTP用户不能修改www用户的网页程序,由此可知, 不同用户具有不同的权限,每个用户在权限允许的范围内完成不同的任务,Linux正是通过这种权限的划分与管理,实现了多用户多任务的运行机制。

Linux下用户是根据角色定义的,具体分为三种角色:

超级用户 :系统管理员,拥有对系统的最高管理权限,默认是root用户

普通用户 :只能对自己目录下的文件进行访问和修改,具有登录系统的权限,例如上面的www、FTP用户等

虚拟用户 :也叫“伪”用户,这类用户最大的特点就是不能登录系统,他们的存在主要是方便系统管理,满足相应的系统进程对文件属主的要求。例如系统默认的bin、adm、nobody用户等,一般运行的web服务,默认就是使用的nobody用户,但是nobody用户是不能登录系统的。

Linux是一个多用户多任务的分时 *** 作系统,如果要使用系统资源,就必须向系统管理员申请一个账户,然后通过这个账户进入系统。这个账户和用户是一个概念,通过建立不同属性的用户,一方面,可以合理的利用和控制系统资源,另一方面也可以帮助用户组织文件,提供对用户文件的安全性保护。

每个用户有用一个唯一的用户名和用户口令。

用户组是具有相同特征用户的逻辑集合 ,有时我们需要让多个用户具有相同的权限,比如查看、修改某一个文件的权限,一种方法是分别对多个用户进行文件访问授权,如果有10个用户的话,就需要授权10次,显然这种方法不太合理;另一种方法就是建立一个组,让这个组具有查看、修改此文件的权限,然后将所有需要访问此文件的用户放入这个组中,那么所有的用户就具有了和组一样的权限,这就是用户组。 用户分组是Linux系统中对用户进行管理及控制访问权限的一种手段,通过定义用户组,很大程度上简化了管理工作。

用户和用户组的关系有:

一对一:即一个用户可以存在一个组中,也可以是组中的唯一成员

一对多:即一个用户可以存在多个用户组中,那么此用户具有多个组的共同权限。

多对一:多个用户可以存在一个组中,这些用户具有和组相同的权限

多对多:多个用户可以存在多个组中。

linux的语言是c语言写的,c语言是严格区分大小写的,linux命令中大小写也是完全不同的。

终端展现:

登录linux终端后,linux默认的命令行提示信息的格式:

说明 :有些命令即使你使用su root 切换到root用户,仍无法执行。所以还是建议使用su – root

x (access directory): x 与能否进入该目录有关


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