前言

内核不仅需要管理虚拟内存，还需要管理具体的物理内存。

先简单介绍一下两个概念，一致性内存访问（Uniform Memory Access, UMA）和非一致性内存访问（Non-uniform Memory Access），前者表示同一个CPU对所有内存访问速度一致，后者则表示不一致。CPU通过总线访问内存，如果CPU过多，前者其实是所有CPU-总线-所有内存，后者就变成CPU-专用内存，速度会快很多，如果专用内存不够，就可以通过总线访问其他专用内存。

本文不涉及到具体的分页，只涉及到了交换内存

交换内存

内存回收

应用程序读取到某个虚拟内存，CPU就会去寻址物理内存，如果还没有映射到物理内存，就会发出缺页中断，进程就会切换到内核态，调用内核的Page Fault Handler（缺页中断函数）处理。

缺页中断函数会检查是否有空间物理内存，有的话直接分配，没有的话就需要回收内存了。

• 后台回收内存（kswapd）：通过kswapd内核线程来回收，并且是异步的，在后台运行。
• 直接内存回收（direct reclaim）：如果内存不够，会调用直接内存回收，同步进行，并且会阻塞用户进程。

如果内存回收后，空闲内存害不够满足此次内存申请，就会触发超内存机制（Out of Memory, OOM），它会kill掉占用内存较高的进程，知道足够的物理内存被释放。

如果是文件页，内存就会直接直接释放，或者写入后释放。如果是匿名页，那就是通过swap（交换内存）机制，写入磁盘交换分区中，通常采用LRU算法回收，回收掉不活跃的页。

页面置换调度算法

• 最佳页面置换算法（OPT）

  预知每一个页面在未来的访问频率，选择置换，但是在现实中不可能实现，所以预测越准，效率越高

• 先进先出置换算法（FIFO）

  置换出滞留最久的页面，使用一个队列即可完成，性能不佳

• 最近最久未使用置换算法（LRU）

  选择最常时间未使用的页面进行置换，代价还是比较高的，需要维护一个序列，对未使用时间进行降序

• 时钟页面置换算法（Lock）

  结合了LRU和FIFO算法

  维护一个环形链表，链表项记录着页号，访问位，物理页号，如果需要置换：

  一个指针指向某个页表，访问位为1，则置为0并前移表针，访问位为0，则在此进行内存交换（新表置1），表针前移一个.

• 最不常用置换算法（LFU）

  置换掉访问次数最小的，但是这个只考虑了频率，没有考虑时间，有可能过去常常访问，但是后续都不太可能访问的页面会占据内存。

  解决方法之一：定期减少访问的记录，比如把所有页面的访问次数除半