Linux中物理内存和虚拟内存的区别及应用 (linux下的物理内存和虚拟内存)
在操作系统中，内存占据着很重要的地位。它是计算机中用于存储数据和程序的一种资源，也是进行计算的重要支撑条件。在Linux操作系统中，内存被分为物理内存和虚拟内存两种类型。
物理内存是计算机实际的内存硬件，它是由RAM（内存条）组成的。物理内存的大小决定了计算机可用的内存量。物理内存的容量大小对于计算机的性能和运行速度有着非常重要的影响。
虚拟内存是一种将物理内存和磁盘空间结合起来使用的技术，它使操作系统看到的内存总量大于真正的物理内存大小。虚拟内存本质上是磁盘空间中的一部分，可以被分割成物理内存大小的分支，由操作系统动态管理。
虚拟内存并不是真正的内存，相反它是在操作系统中创建的一个虚拟地址空间。虚拟内存与物理内存之间的映射是动态的，由操作系统进行管理。在某些情况下，被访问的内存块会被复制到物理内存中，以便CPU可以快速的访问它们。
虚拟内存是一种让应用程序运行更加高效的技术。它能够让操作系统将应用程序所需要使用的内存数据进行优化和管理，从而使应用程序可以更快的运行和响应。
虚拟内存能够达到如此的效果，是因为当操作系统将数据存储在磁盘上时，它能够将这些数据从物理内存中释放出来，以便更多的应用程序可以使用更多的内存资源。虚拟内存的使用还能够让应用程序在不同的系统之间进行移植，从而提高了程序的灵活性与可移植性。
虚拟内存还有另一个重要的用途：当应用程序使用物理内存时，操作系统会将某些数据挂起到磁盘上，以便其他应用程序使用物理内存。该过程称为“分页”。这个过程提供了另外一个优势，即可以瞬间响应内存需求的变化，从而提高了整个系统的速度。这种操作被称为“交换内存”。
在Linux操作系统中，虚拟内存的使用经常涉及到一些参数的调整。其中一个重要的参数是“swap space”的大小。Swap space是指磁盘上预留的空间，用于在物理内存不足时存储数据并释放出物理内存，从而提高了应用程序的性能。Swap space的大小应该根据应用程序的需求、物理内存的容量和系统的磁盘大小进行调整。
总而言之，物理内存是计算机中非常重要的资源，它是应用程序存储数据和运行程序的支撑条件。虚拟内存是一种更大程度利用物理内存的技术，它可以让应用程序在大部分情况下能够在很短的时间内完成相关的任务。对于开发者来说，正确地应用这两种类型的内存非常重要，可以显著地提高应用程序的性能和响应速度。
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LINUX系统的内存管理知识详解
内存是Linux内核所管理的最重要的资源之一。内存管理系统是操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。以下就是我为大家整理到的详细LINUX系统内存管理的知识，欢迎大家阅读!!!
LINUX系统教程：内存管理的知识详解
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:
-/+ buffers/cache:
Swap:72
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。如果这行为羡芹全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，或者可以兄晌使用—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:
total used free shared buffers cached
Mem:64784
-/+ buffers/cache:
Swap:15928
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 – 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;交换机制中也要羡派锋用到交换缓存，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更大的浪费。
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，可对操作系统的虚拟内存、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
procemoryswapiosystemcpu—-
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
54 2
vmstat命令输出分成六个部分：
(1)进程procs：
r：在运行队列中等待的进程数 。
b：在等待io的进程数 。
(2)内存memoy：
swpd：现时可用的交换内存(单位KB)。
free：空闲的内存(单位KB)。
buff: 缓冲去中的内存数(单位：KB)。
cache：被用来做为高速缓存的内存数(单位：KB)。
(3) swap交换页面
si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒。
so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒。
(4) io块设备:
bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒。
bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒。
(5)system系统：
in: 每秒的中断数，包括时钟中断。
cs: 每秒的环境(上下文)切换次数。
(6)cpu中央处理器：
cs：用户进程使用的时间 。以百分比表示。
sy：系统进程使用的时间。 以百分比表示。
id：中央处理器的空闲时间 。以百分比表示。
如果 r经常大于 4 ，且id经常小于40，表示中央处理器的负荷很重。 如果bi，bo 长期不等于0，表示物理内存容量太小。
四、Linux 服务器的内存泄露和回收内存的方法
1、内存泄漏的定义：
一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的(内存块的大小可以在程序运行期决定)，使用完后必须显示释放的内存。应用程序一般使用malloc，realloc，new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或释放该内存块，否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。
2、内存泄露的危害
从用户使用程序的角度来看，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所有的内存。从这个角度来说，一次性内存泄漏并没有什么危害，因为它不会堆积，而隐式内存泄漏危害性则非常大，因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到。存在内存泄漏问题的程序除了会占用更多的内存外，还会使程序的性能急剧下降。对于服务器而言，如果出现这种情况，即使系统不崩溃，也会严重影响使用。
3、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序的时候就会遇到。在 Linux 或者 unix 下，C、C++语言是最使用工具。但是我们的 C++ 程序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。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息。
使用kill命令
使用Linux命令回收内存，我们可以使用Ps、Kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在使用超级用户权限时使用命令“Ps”，它会列出所有正在运行的程序名称，和对应的进程号(PID)。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序的进程号(PID)。
应用例子：
为了高效率回收内存可以使用命令ps 参数v：
代码如下:
# ps v
PID TTY STAT TIME MAJFL TRS DRS RSS %MEM COMMAND
tty1 Ss+ 0:8 0.1 /in/mingetty tty1
tty2 Ss+ 0:8 0.1 /in/mingetty tty2
tty3 Ss+ 0:2 0.1 /in/mingetty tty3
tty4 Ss+ 0:8 0.1 /in/mingetty tty4
tty5 Ss+ 0:2 0.1 /in/mingetty tty5
tty6 Ss+ 0:4 0.1 /in/mingetty tty6
tty7 Ss+ 1:.0 /usr/bin/Xorg :0 -br -a
pts/2 Ss 0:1496 0.6 -bash
pts/4 Ss 0:1472 0.6 /bin/bash
pts/4 S+ 0:48 0.2 ping 192.168.1.12
pts/2 R+ 0:68 0.3 ps v
然后如果想回收Ping命令的内存的话，使用命令：
代码如下:
# Kill
使用工具软件
Memprof是一个非常具有吸引力且非常易于使用的软件，它由Red Hat的Owen Talyor创立。这个工具是用于GNOME前端的Boehm-Demers-Weiser垃圾回收器。这个工具直接就可以执行，并且其工作起来无需对源代码进行任何修改。在程序执行时，这个工具会以图形化的方式显示内存的使用情况。
相关介绍：Linux
严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。
Linux拥有以下特性：类似于Unix的基本思想，支持完全免费与自由传播，完全兼容POSIX1.0标准，支持多用户、多任务、有着良好的界面、支持多种平台。Linux 能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。
linux四大基本功能？
一个Linux包含进程管理、内存管理、文件管理、输入输出管理四大基本功能。
1.进程管理
提到进程，首先要介绍进程映像的概念。进程映像由程序段、相关数据段和进程控制块（PCB）组成。所谓创建进程，本质上是创建进程映像中的PCB；而撤销进程，本质上是撤销进程的PCB。因此，PCB是进程存在的唯一标志。
在Linux操作系统中，当一个进程被创建时，系统就为该进程建立一个task_struct任务结构体。当进程运行结束时，系统撤消该进程的任务结构体。进程的任务结构体是进程存在的唯一标志。进程的任务结构体为内核管理进程，提供了内核所需了解的进程信息。
2.内存管理
内存管理是操作系统设计中最重要和最复杂的任务之一。有效的内存管理不仅方便用户使用存储器，提高内存效率，还可以通过虚拟内存技术从逻辑上扩充存储器。
在Linux操作系统中，每个进程都有独自的内存空间，使用虚拟内存技术。该操作系统为了保证物理内存能得到充分的利用，内核会在适当的时候将物理内存中不经常使用的数据块自动交换到虚拟内存中，而将经常使用的信息保留到物理内存。根据”最近最经常使用“算法，将一些不经常使用的页面交换到虚拟内存。
3.文件管理
文件是操作系统中的一个重要概念，是以计算机凳晌硬盘为载体存储在计算机上的信息。
Linux支持多种文件系统，包括ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs和nfs等，为了对各类文件系统进行统一管理，Linux引入了虚拟文件系统（VFS），为各类文件系统提供一个统一的操作界毕粗派面和应用编程接口。
4.输手贺入输出管理
IO设备管理是操作系统中最凌乱也更具挑战性的部分。由于它包含了很多领域的不同设备及与设备相关的应用程序，很难有一个通用且一致的设计方案。输入输出设备的管理离不开中断这一操作系统最重要的机制。
中断是指在CPU正常运行期间，由于内外部事件或由程序预先安排的事件引起的CPU暂时停止正在运行的程序，转而为该内部或外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕后再返回去继续运行被暂时中断的程序。Linux中通常分为外部中断和内部中断。
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