操作系统_内存管理学习心得
1. 操作系统结构
1.1 内核
计算机是由各种外部硬件设备组成的,比如内存、cpu、 硬盘等,如果每个应用都要和这些硬件设备对接通信协议，那这样太累了，所以这个中间人就由内核来负责,让内核作为应用连接硬件设备的桥梁,应用程序只需关心与内核交写，不用关心硬件的细节。
内核的基本能力：
内核的工作方式
内核程序执行在内核态，户程序执行在用户态。当应用程序使用系统调用时，产生一个中断。 发
生中断后，CPU 会中断当前在执行的用户程序，转而跳转到中断处理程序,也就是开始执行内核程
序。内核处理完后，主动触发中断，把CPU执行权限交回给用户程序，回到用户态继续工作。
1.2 linux的设计
MultiTask：多任务，多任务的操作系统；
SMP:SMP的意思是对称多处理,代表着每个CPU的地位是相等的，对资源的使用权限也是相同的，多个CPU共享同一个内存,每个CPU都可以访问完整的内存和硬件资源。
ELF:ELF的意思是可执行文件链接格式，它是Linux操作系统中可执行文件的存储格式，你可以从下图看到它的结构:
那ELF文件怎么生成的呢?
我们编写的代码，首先通过「编译器」编译成汇编代码，接着通过「汇编器」变成目标代码，也就是目标文件，最后通过|链接器」把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来，形成一个可执行文件，也就是ELF文件。
那ELF文件是怎么被执行的呢?
执行ELF文件的时候，会通过「装载器」把ELF文件装载到内存里，CPU读取内存中的指令和数据，于是程序就被执行起来了。
Monolithic Kernel:Monolithic Kernel的意思是宏内核，Linux 内核架构就是宏内核，意味着Linux的内核是一个完整的可执行程序，且拥有最高的权限。
宏内核的特征是系统内核的所有模块，比如进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等，都运行在内核态。
1.3 windows设计
Windows和Linux一样，同样支持MultiTask和SMP，但不同的是，Window 的内核设计是混合型内核,在上图你可以看到内核中有一个MicroKernel模块，这个就是最小版本的内核，而整个内核实现是一个完整的程序，含有非常多模块。
Windows的可执行文件的格式与Linux也不同，所以这两个系统的可执行文件是不可以在对方上运行的。Windows的可执行文件格式叫PE,称为可移植执行文件,扩展名通常是.exe 、.d11、 .sys 等。PE的结构你可以从下图中看到，它与ELF结构有一点相似。
2. 虚拟内存的必要性
2.1 虚拟内存
2.2 内存分段
在上面，知道了虚拟地址是通过段表与物理地址进行映射的，分段机制会把程序的虚拟地址分成4个段,每个段在段表中有一个项，在这一项找到段的基地址，再加上偏移量，于是就能找到物理内存中的地址,
如下图:
内存碎片的问题：
实则还是碎片问题导致的，因为碎片所以要交换内存区域整理碎片，但硬盘速度太慢，从而内存交换效率很低。
2.3 内存分页
页表是存储在内存里的，内存管理单元 （MMU）就做将虚拟内存地址转换成物理地址的工作。
单页表分页缺陷：每个进程需要额外的内存消耗产生页表，进程越多消耗的内存就越多。
多级页表：
64位系统：
TLB：页表缓存，利用它加快程序执行速度。
2.4 段页式内存管理
2.5 Linux内存布局
3. malloc 是如何分配内存的
3.1 Linux 进程的内存分布
3.2 malloc 是如何分配内存的？
4. 内存满了会发生什么
4.1 内存分配的过程
4.2 哪些内存可以被回收
4.3 回收内存带来的性能影响
kswapd 内核线程异步回收内存：
4.4 非一致存储访问结构（Non-uniform memory access，NUMA）
4.5 SWAP机制
6. 避免预读失效和缓存污染
6.1 预读机制
6.2 预读失效
影响：
解决办法：
6.3 缓存污染的定义
影响：
6.4 缓存污染的解决办法
