隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)存管理成為操作系統(tǒng)中的一項重要任務(wù)。Linux操作系統(tǒng)是一種常見的開源操作系統(tǒng)，其中內(nèi)存管理模塊是其內(nèi)核的一個重要組成部分。對于任何操作系統(tǒng)而言，內(nèi)存的管理都必須以某種方式去判斷當(dāng)前內(nèi)存是否足夠，是否存在越界的情況。因此，本文將介紹Linux內(nèi)存管理如何判斷內(nèi)存越界和不足的問題。

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一.內(nèi)存越界的判斷

內(nèi)存越界是指訪問內(nèi)存時，程序超出了所操作的內(nèi)存范圍，導(dǎo)致程序執(zhí)行失敗的問題。下面我們將介紹在Linux操作系統(tǒng)環(huán)境下，如何判斷內(nèi)存越界的問題。

1.數(shù)組越界

在Linux系統(tǒng)中，數(shù)組越界通常是由于訪問數(shù)組元素時超出了數(shù)組邊界而產(chǎn)生的。為了防止數(shù)組越界情況的發(fā)生，Linux內(nèi)核對訪問數(shù)組元素時進行了許多限制。Linux內(nèi)核將在每個進程的內(nèi)存空間中，分配一段頁表空間，用于記錄每個頁對應(yīng)的物理地址，而訪問被管理的內(nèi)存空間時，首先要與頁表匹配。如果請求的內(nèi)存地址在已分配的虛擬地址范圍之外，系統(tǒng)將會報告內(nèi)存越界的錯誤。

系統(tǒng)中也存在一些工具，如valgrind、gdb等，能夠檢查是否出現(xiàn)了數(shù)組越界的情況。因此，我們通常可以通過這些工具來避免這種問題的發(fā)生。

2.指針越界

指針越界是指程序訪問內(nèi)存地址時，超出了合法內(nèi)存范圍。這種情況通常是由程序故障或缺陷引起的，由于操作系統(tǒng)無法判斷用戶進程行為的準(zhǔn)確意圖，因此無法對其進行限制。指針越界情況的出現(xiàn)對程序的運行會造成不可預(yù)計的影響，因此程序員需要對其進行認真處理。

目前C/C ++語言中，指針越界的情況是無法在編譯時發(fā)現(xiàn)的。我們通常在程序中加入報錯語句，來發(fā)現(xiàn)指針越界的情況。

二.內(nèi)存不足情況的判斷

除了內(nèi)存越界問題外，內(nèi)存不足也是操作系統(tǒng)中經(jīng)常要解決的問題之一。Linux系統(tǒng)中，通常有兩種方式來判斷內(nèi)存是否不足。

1.物理內(nèi)存不足

如果Linux系統(tǒng)中物理內(nèi)存不足，那么內(nèi)存分配的請求將會失敗。此時，Linux內(nèi)核將會進行一些操作，比如將一些進程置于“睡眠”狀態(tài)，以釋放內(nèi)存。同時，內(nèi)核還通過一些機制來檢測物理內(nèi)存是否不足，以便及時作出響應(yīng)。

2.虛擬內(nèi)存不足

Linux系統(tǒng)在運行時會為進程虛擬地址提供更大的內(nèi)存空間，這種機制稱為虛擬內(nèi)存。當(dāng)應(yīng)用程序需要訪問未映射的內(nèi)存時，通常會將其映射到物理內(nèi)存空間中。如果虛擬內(nèi)存超出了系統(tǒng)設(shè)置的限制，操作系統(tǒng)將會認為虛擬內(nèi)存不足。在Linux系統(tǒng)中，內(nèi)核會使用交換空間來擴展虛擬內(nèi)存空間。如果交換空間也不足，那么內(nèi)核就會產(chǎn)生激烈的活動，交換活躍進程和數(shù)據(jù)，以滿足應(yīng)用程序的需求。

在Linux系統(tǒng)中，我們可以通過查看/proc/meminfo文件，來了解系統(tǒng)中內(nèi)存的使用情況。如果可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中緩沖區(qū)和交換區(qū)的使用量極高，那么說明系統(tǒng)已經(jīng)進入了虛擬內(nèi)存不足狀態(tài)。

本文主要介紹了在Linux系統(tǒng)中，如何判斷內(nèi)存越界和不足的問題。當(dāng)我們使用程序時，我們要注意對數(shù)組的訪問，避免訪問越界的情況，同時避免指針越界等內(nèi)存訪問錯誤。在了解了機制之后，我們還可以通過一些指標(biāo)，如/proc/meminfo文件、物理內(nèi)存檢測等，來了解系統(tǒng)中內(nèi)存的使用情況，有效防范和解決內(nèi)存管理問題。

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linux內(nèi)存不足對性能影響多大

在Windows中，

資源管理器

查看內(nèi)存使用情況，如果使用率達到80%以上，那么運行大型程序就會覺得系統(tǒng)不順暢，因為在內(nèi)存短缺的情況下使用交換分區(qū)，頻繁的從磁盤交換頁面會大大影響系統(tǒng)性能。而在使用Linux系統(tǒng)時，我們使用free命令查看Linux系統(tǒng)內(nèi)存使用情況時，會發(fā)現(xiàn)內(nèi)存使用率一直處于較高水平，即使此時系統(tǒng)沒有運行很多軟件。這是Windows和Linux在內(nèi)存管理方面的區(qū)別。這樣看來，Linux系統(tǒng)占用了我們的內(nèi)存（Linux占用了我的RAM），但這也是其內(nèi)存管理的特點。

free命令介紹

為了使用自由命令查看我們的陸鍵實驗室文件服務(wù)器內(nèi)存的結(jié)果，-M選項表示MB為單位：

第二行輸出表示系統(tǒng)內(nèi)存的使用。

注：前四個術(shù)語更好地理解。緩沖區(qū)和緩存無法找到正確的單詞進早租巧行翻譯。它們之間的區(qū)別在于：

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用于存放要輸出到磁盤的數(shù)據(jù)，而cache是從磁盤讀出存放到內(nèi)存中待今后使用的數(shù)據(jù)。它們的引入均是為了提供IO的性能。

以上輸出的結(jié)果可能是第三行，為什么要向用戶顯示呢？內(nèi)存使用減去系統(tǒng)緩沖/緩存的內(nèi)存表示是什么？系統(tǒng)空閑內(nèi)存添加到緩沖區(qū)/緩存的內(nèi)存中的是什么？

內(nèi)存的分類

我們將內(nèi)存分為三類，對于用戶和操作系統(tǒng)的使用有不同的術(shù)語：

上表中something代表的正是free命令中”buffers/cached”的內(nèi)存。由于這個內(nèi)存實際上是從操作系統(tǒng)的角度使用的，所以如果用戶想要使用它，那么它可以被用戶的程序快速地回收和使用，因此應(yīng)該從用戶的角度將內(nèi)存劃為空閑。

再次返回free命令輸出的結(jié)果，第三行輸出的結(jié)果應(yīng)該是可以理解的，并且該行上的數(shù)字從用戶的角度表示系統(tǒng)內(nèi)存的使用。因此，如果使用top或free命令查看系統(tǒng)中還剩下多少內(nèi)存，那么實際上應(yīng)該將空閑內(nèi)存添加到buffer/cached，即實際的系統(tǒng)空閑內(nèi)存。

buffers/cached好處

Linux內(nèi)存管理已經(jīng)做了很多精心的設(shè)計，除了dentry緩存之外（對于VFS，為了加快文件路徑名到inode的轉(zhuǎn)換），還采用了兩種主要的緩存方法：緩沖緩存和頁面緩存，目的是提高磁盤IO的性能。從低速塊設(shè)備讀取數(shù)據(jù)暫時存儲在

存儲器

中。即使此時不再需要數(shù)據(jù)，也可以在下一次

應(yīng)用程序

訪問數(shù)據(jù)時直接從存儲器讀取數(shù)據(jù)，從而繞過低速塊設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的整體性能。

Linux將充分利用免費內(nèi)存。在我看來，如果內(nèi)存是免費的，更好緩存更多的數(shù)據(jù)。下次程序再次訪問數(shù)據(jù)時，速度會更快。如果程序希望使用內(nèi)存，并且系統(tǒng)中的內(nèi)存不足時，那么它不會使用交換分區(qū)，而是快速恢復(fù)部分緩存，把它們留給用戶程序。

因此，正如您所看到的，buffers/cached實際上還是有點用處，而真正的缺點可能是用戶認為Linux消耗內(nèi)存！然而，Linux不會耗盡您的內(nèi)存，只要您沒有使用交換分區(qū)，您就應(yīng)該慶幸您的內(nèi)存耗盡了，因為Linux會緩存大量數(shù)據(jù)，也許下次您會從中受益！

實驗證明

通過實驗驗證了以下結(jié)論。

我們讀了一份大文件，比較兩種閱讀的實踐：

1.首先，生成一個大的1G文件：

2.空緩存：

3.讀取此文件并測試所消耗的時間：

4.再次讀取文件并測試所消耗的時間：

從型粗上面可以看到，之一次讀取這個1G文件需要大約18秒，第二次讀取只需0.3秒，增加了60倍！那么你覺得Linux系統(tǒng)還是吃內(nèi)存嗎？

如何判斷l(xiāng)inux服務(wù)器是否需要添加內(nèi)存

其實啊，Linux的內(nèi)存是很說究的。如下命令free是顯示的當(dāng)前內(nèi)存的使用，-m參數(shù)的意思是M字節(jié)來顯示內(nèi)容。我們來一起看看。

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