Linux内存管理：判断越界和不足 (linux如何判断内存越界与不足)
随着计算机技术的发展，内存管理成为操作系统中的一项重要任务。Linux操作系统是一种常见的开源操作系统，其中内存管理模块是其内核的一个重要组成部分。对于任何操作系统而言，内存的管理都必须以某种方式去判断当前内存是否足够，是否存在越界的情况。因此，本文将介绍Linux内存管理如何判断内存越界和不足的问题。
一.内存越界的判断
内存越界是指访问内存时，程序超出了所操作的内存范围，导致程序执行失败的问题。下面我们将介绍在Linux操作系统环境下，如何判断内存越界的问题。
1.数组越界
在Linux系统中，数组越界通常是由于访问数组元素时超出了数组边界而产生的。为了防止数组越界情况的发生，Linux内核对访问数组元素时进行了许多限制。Linux内核将在每个进程的内存空间中，分配一段页表空间，用于记录每个页对应的物理地址，而访问被管理的内存空间时，首先要与页表匹配。如果请求的内存地址在已分配的虚拟地址范围之外，系统将会报告内存越界的错误。
系统中也存在一些工具，如valgrind、gdb等，能够检查是否出现了数组越界的情况。因此，我们通常可以通过这些工具来避免这种问题的发生。
2.指针越界
指针越界是指程序访问内存地址时，超出了合法内存范围。这种情况通常是由程序故障或缺陷引起的，由于操作系统无法判断用户进程行为的准确意图，因此无法对其进行限制。指针越界情况的出现对程序的运行会造成不可预计的影响，因此程序员需要对其进行认真处理。
目前C/C ++语言中，指针越界的情况是无法在编译时发现的。我们通常在程序中加入报错语句，来发现指针越界的情况。
二.内存不足情况的判断
除了内存越界问题外，内存不足也是操作系统中经常要解决的问题之一。Linux系统中，通常有两种方式来判断内存是否不足。
1.物理内存不足
如果Linux系统中物理内存不足，那么内存分配的请求将会失败。此时，Linux内核将会进行一些操作，比如将一些进程置于“睡眠”状态，以释放内存。同时，内核还通过一些机制来检测物理内存是否不足，以便及时作出响应。
2.虚拟内存不足
Linux系统在运行时会为进程虚拟地址提供更大的内存空间，这种机制称为虚拟内存。当应用程序需要访问未映射的内存时，通常会将其映射到物理内存空间中。如果虚拟内存超出了系统设置的限制，操作系统将会认为虚拟内存不足。在Linux系统中，内核会使用交换空间来扩展虚拟内存空间。如果交换空间也不足，那么内核就会产生激烈的活动，交换活跃进程和数据，以满足应用程序的需求。
在Linux系统中，我们可以通过查看/proc/meminfo文件，来了解系统中内存的使用情况。如果可以发现系统中缓冲区和交换区的使用量极高，那么说明系统已经进入了虚拟内存不足状态。
本文主要介绍了在Linux系统中，如何判断内存越界和不足的问题。当我们使用程序时，我们要注意对数组的访问，避免访问越界的情况，同时避免指针越界等内存访问错误。在了解了机制之后，我们还可以通过一些指标，如/proc/meminfo文件、物理内存检测等，来了解系统中内存的使用情况，有效防范和解决内存管理问题。
相关问题拓展阅读：
linux内存不足对性能影响多大
在Windows中，
资源管理器
查看内存使用情况，如果使用率达到80%以上，那么运行大型程序就会觉得系统不顺畅，因为在内存短缺的情况下使用交换分区，频繁的从磁盘交换页面会大大影响系统性能。而在使用Linux系统时，我们使用free命令查看Linux系统内存使用情况时，会发现内存使用率一直处于较高水平，即使此时系统没有运行很多软件。这是Windows和Linux在内存管理方面的区别。这样看来，Linux系统占用了我们的内存（Linux占用了我的RAM），但这也是其内存管理的特点。
free命令介绍
为了使用自由命令查看我们的陆键实验室文件服务器内存的结果，-M选项表示MB为单位：
第二行输出表示系统内存的使用。
注：前四个术语更好地理解。缓冲区和缓存无法找到正确的单词进早租巧行翻译。它们之间的区别在于：
A buffer is something that has yet to be “written” to disk.A cache is something that has been “read” from the disk and stored for later use.
即buffer用于存放要输出到磁盘的数据，而cache是从磁盘读出存放到内存中待今后使用的数据。它们的引入均是为了提供IO的性能。
以上输出的结果可能是第三行，为什么要向用户显示呢？内存使用减去系统缓冲/缓存的内存表示是什么？系统空闲内存添加到缓冲区/缓存的内存中的是什么？
内存的分类
我们将内存分为三类，对于用户和操作系统的使用有不同的术语：
上表中something代表的正是free命令中”buffers/cached”的内存。由于这个内存实际上是从操作系统的角度使用的，所以如果用户想要使用它，那么它可以被用户的程序快速地回收和使用，因此应该从用户的角度将内存划为空闲。
再次返回free命令输出的结果，第三行输出的结果应该是可以理解的，并且该行上的数字从用户的角度表示系统内存的使用。因此，如果使用top或free命令查看系统中还剩下多少内存，那么实际上应该将空闲内存添加到buffer/cached，即实际的系统空闲内存。
buffers/cached好处
Linux内存管理已经做了很多精心的设计，除了dentry缓存之外（对于VFS，为了加快文件路径名到inode的转换），还采用了两种主要的缓存方法：缓冲缓存和页面缓存，目的是提高磁盘IO的性能。从低速块设备读取数据暂时存储在
存储器
中。即使此时不再需要数据，也可以在下一次
应用程序
访问数据时直接从存储器读取数据，从而绕过低速块设备，从而提高系统的整体性能。
Linux将充分利用免费内存。在我看来，如果内存是免费的，更好缓存更多的数据。下次程序再次访问数据时，速度会更快。如果程序希望使用内存，并且系统中的内存不足时，那么它不会使用交换分区，而是快速恢复部分缓存，把它们留给用户程序。
因此，正如您所看到的，buffers/cached实际上还是有点用处，而真正的缺点可能是用户认为Linux消耗内存！然而，Linux不会耗尽您的内存，只要您没有使用交换分区，您就应该庆幸您的内存耗尽了，因为Linux会缓存大量数据，也许下次您会从中受益！
实验证明
通过实验验证了以下结论。
我们读了一份大文件，比较两种阅读的实践：
1.首先，生成一个大的1G文件：
2.空缓存：
3.读取此文件并测试所消耗的时间：
4.再次读取文件并测试所消耗的时间：
从型粗上面可以看到，之一次读取这个1G文件需要大约18秒，第二次读取只需0.3秒，增加了60倍！那么你觉得Linux系统还是吃内存吗？
如何判断linux服务器是否需要添加内存
其实啊，Linux的内存是很说究的。如下命令free是显示的当前内存的使用，-m参数的意思是M字节来显示内容。我们来一起看看。
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