Linux内存机制简介

Linux内存分配有其特殊性，理解其分配机制，将有助于调试程序，特别是和内存泄露相关的问题分析，本文件试图以示例的方式简单的讲解一下Linux内存分配机制，希望对你的工作有所帮助。

先粘贴出示例将使用的源代码，为了方便讲解，为每行加上行号，如下：
1) #include
2) #include
3) #include
4)
5) int main()
6) {
7)    const size_t st = 1024*1024;  // 1M大小
8)    const size_t ss = 1*1024*1024*1000;  // 1G大小
9)    char* p = new char[ss];
10)    for (size_t i=0; i
11)        getchar();  // 停顿一下，是为了方便观察内存的变化，下同
12)        memset(p, 0, st);
13)        p += st;
14)    }
15)    char* p2 = new char[ss];
16)    getchar();
17)    memset(p2, 0, ss);
18)    getchar();
19)    return 0;
20) }

要想比较透彻地了解Linux内存分配机制，还需要明白top或free命令中的几个属性：
l         VIRT：进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
l         SWAP：进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb
l         RES：进程使用的、未被换出的物理内存大小(即当前实际占用的物理内存)，单位kb。RES=CODE+DATA
另外，free命令还包括“-/+ buffers/cache”两个属性，前者(-buffers/cache)表示实际被占用的物理内存数，而后者(+buffers/cache)表示可以被应用程序使用的内存总数。

这几个属性和程序中的内存分配(malloc/new)之间有什么关系了？
malloc分配的内存反映的是VIRT的变化，所以如果VIRT值一直在不停的往上增涨，则说明程序中存在内存泄露，否则表示程序不存在泄露。
而通过大家只关注了RES值，当RES值不断的往上涨时，就认识程序存在内存泄露，其实这是不正确的，只要VIRT值没有增涨，那么即使RES值在增涨，也不代表内存泄露，只有VIRT值在不停地增涨，才能表示程序存在内存泄露，这点将通过上面的示例程序来说明。
在现代操作系统中，进程可使用的均是虚拟的地址空间，程序并不直接和物理内存打交道，对一个32位程序，理论上其可用内存最大为4G，这通常是比物理内存 大。只有当malloc出来的进程被实在的使用后，才会表现在RES上，RES表示的是实实在在的有多少物理内存被应用程序占用了。

当示例程序第一次运行到第11行时，使用ps aux命令查看该进程的内存使用量时，可以发现其VIRT对应的值为1G多，而VSS值通常远远小于它，然后按Enter回车键，让它执行完第12行，这 个时候再使用ps aux查看它的内存占用情况，可以发现VIRT值保持不变，但VSS值增加了1M大小。
当程序运行到第16行时，我们可以发现，其VIRT值也增大了。

另外，Linux内存分配采用了贪婪的算法，它总是优先从“从未动用过的内存(对应top命令中的free值)”里取出一块内存供程序使用，只有当从这里 取不到需要的内存时，才会根据淘汰算法，从cache里面拿出一块内存，这也可以通过非常简单的实验来展现这个现象，写一个非常简单的程序，程序运行时分 配一块大于free值而小于cached值的内存，运行结束之后，会发现free值变大了，而cached变小了，内存就这样被强制从cached中解放 出来了，但在实际中不建议这样操作，因为cached的目的就是为了提高性能。