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深入解析Linux內(nèi)存優(yōu)化：內(nèi)存分區(qū)方案實(shí)踐
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Linux是一款經(jīng)典的開源操作系統(tǒng)，優(yōu)秀的容錯性和穩(wěn)定性使其在服務(wù)器領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。然而，Linux使用過程中也會有一些問題和優(yōu)化方案需要進(jìn)行解決和實(shí)踐。其中，Linux內(nèi)存優(yōu)化就是一個十分重要的方面。在本文中，我們將深入解析Linux內(nèi)存優(yōu)化中的內(nèi)存分區(qū)方案實(shí)踐。
1. Linux內(nèi)存管理
在Linux系統(tǒng)中，內(nèi)存空間的標(biāo)志是虛擬內(nèi)存，而不是物理內(nèi)存。虛擬內(nèi)存是由內(nèi)核管理的，Linux內(nèi)核有一個內(nèi)存管理器，它的主要職責(zé)是管理虛擬內(nèi)存區(qū)域，以及物理存儲器。Linux內(nèi)存管理器通過一系列的內(nèi)存管理算法，來決定下一步該執(zhí)行的操作。
為了更好地管理虛擬內(nèi)存，Linux內(nèi)核采用了虛擬內(nèi)存分頁技術(shù)。在這個技術(shù)中，內(nèi)核將每個進(jìn)程看作是一個獨(dú)立的內(nèi)存緩存區(qū)域，每個緩沖區(qū)都分割成由稱為頁的小塊組成的虛擬頁面。Linux內(nèi)存管理器會使用分頁表來映射物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存之間的關(guān)系，從而為進(jìn)程提供一個透明的內(nèi)存管理體系。
2. 內(nèi)存分區(qū)
由于Linux系統(tǒng)具有卓越的靈活性，因此它允許用戶組定義自己的內(nèi)存分區(qū)設(shè)定方案。一個內(nèi)存分區(qū)方案是一組內(nèi)存管理規(guī)則，用于確定每個特定內(nèi)存區(qū)域的作用和用途。這樣，用戶就可以通過內(nèi)存分區(qū)方案來確保系統(tǒng)中關(guān)鍵進(jìn)程的內(nèi)存分配和保留，減少內(nèi)存不足的可能性。
Linux內(nèi)核中支持的內(nèi)存分區(qū)方案有以下幾種：
1）用戶態(tài)內(nèi)存分區(qū)(User-Space Memory)：該方案用于存儲用戶態(tài)進(jìn)程的緩沖區(qū)和臨時使用的內(nèi)存。用戶態(tài)內(nèi)存分區(qū)通常在啟動和掛起進(jìn)程時進(jìn)行分配和回收，并且分配和回收內(nèi)存的操作由用戶空間程序自行管理。
2）內(nèi)核態(tài)內(nèi)存分區(qū)(Kernel-Space Memory)：該方案用于存儲內(nèi)核數(shù)據(jù)，以及在內(nèi)核控制下運(yùn)行的進(jìn)程的數(shù)據(jù)。內(nèi)核態(tài)內(nèi)存分區(qū)通常在系統(tǒng)啟動時分配，并在系統(tǒng)關(guān)閉時釋放。
3）高端物理內(nèi)存分區(qū)(High-End Physical Memory)：該方案用于存儲高度相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)程及其依賴的數(shù)據(jù)集。高端物理內(nèi)存分區(qū)包括DMA（Direct Memory Access）和I/O內(nèi)存，用于訪問通常比普通內(nèi)存更快的設(shè)備。一些系統(tǒng)組件，如內(nèi)存映射IO，也使用這種內(nèi)存類型。
4）低端物理內(nèi)存分區(qū)(Low-End Physical Memory)：該方案用于存儲應(yīng)用程序和基礎(chǔ)服務(wù)所需的內(nèi)存。這些應(yīng)用程序和服務(wù)通常需要快速I/O響應(yīng)和最小的延遲。
3. 內(nèi)存分區(qū)方案的實(shí)踐
在進(jìn)行內(nèi)存分區(qū)方案的實(shí)踐前，需要先確定系統(tǒng)的硬件配置以及需要運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)量。根據(jù)系統(tǒng)硬件和進(jìn)程需求，可以通過修改內(nèi)核參數(shù)或者命令行選項(xiàng)來調(diào)整系統(tǒng)的內(nèi)存分配。以下是一些常見的內(nèi)存分區(qū)方案實(shí)踐：
1）分離內(nèi)核和用戶態(tài)內(nèi)存分區(qū)：在安裝Linux操作系統(tǒng)時，可以通過安裝程序、手動編輯分區(qū)表或使用LVM等方式，給內(nèi)核和用戶態(tài)分別分配獨(dú)立的物理內(nèi)存空間。這樣可以確保內(nèi)核和用戶態(tài)進(jìn)程之間的內(nèi)存互不干擾， 從而提高系統(tǒng)可靠性和性能。
2）池化物理內(nèi)存：在Linux中，使用物理內(nèi)存時，會特別貪婪。物理內(nèi)存被大量地分配和回收，這樣會導(dǎo)致內(nèi)存碎片和內(nèi)存泄漏等問題。此時，可以使用內(nèi)存池技術(shù)來實(shí)現(xiàn)物理內(nèi)存的池化，從而優(yōu)化內(nèi)存的使用效率。池化內(nèi)存的思想是，將物理內(nèi)存劃分為較小的內(nèi)存塊，并將這些塊放到物理內(nèi)存池中。池內(nèi)存技術(shù)可以避免內(nèi)存碎片的出現(xiàn)，并且可以更加有效的使用系統(tǒng)的物理內(nèi)存資源。
3）虛擬內(nèi)存分區(qū)：對于需要較大虛擬內(nèi)存的應(yīng)用程序，可以通過虛擬內(nèi)存分區(qū)技術(shù)來為它們分配足夠的虛擬內(nèi)存空間。該技術(shù)的原理是，使用特定的交換算法，將部分進(jìn)程中不使用的數(shù)據(jù)暫時轉(zhuǎn)移到硬盤上，以便為其他進(jìn)程分配更多的內(nèi)存空間。
4）使用最小化內(nèi)核：在Linux系統(tǒng)中，Linux內(nèi)核是由眾多模塊組成的。一些模塊是內(nèi)核中非常重要的，而另一些則不那么重要。由于多余的模塊可能會浪費(fèi)很多內(nèi)存，因此可以考慮使用最小化內(nèi)核，從而減少內(nèi)存浪費(fèi)，并提高系統(tǒng)的性能和可靠性。
內(nèi)存優(yōu)化對于Linux系統(tǒng)來說尤為重要。內(nèi)存分區(qū)方案實(shí)踐是一種常見且有效的內(nèi)存優(yōu)化技術(shù)。在實(shí)踐前，需要對系統(tǒng)的硬件配置進(jìn)行易讀分析，然后根據(jù)分析結(jié)果合理調(diào)整系統(tǒng)的內(nèi)存分配。同時，在實(shí)踐中還需要注意避免過度調(diào)整內(nèi)存分區(qū)，這樣可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。通過合理的調(diào)整和分配內(nèi)存分區(qū)，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，減少內(nèi)存碎片和內(nèi)存泄漏等問題的出現(xiàn)。從而為各種應(yīng)用程序提供更好的服務(wù)。
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Linux系統(tǒng)分區(qū)是什么格式的?
主分區(qū)是Ext4格式，另一個SWAP分區(qū)格式。
1、linux最少需要兩個分區(qū)，主分區(qū)是Ext4格式，另一個SWAP分區(qū)格式。
2、新版的linux在安裝時一般會需要3個分區(qū)：
之一個是引導(dǎo)分區(qū)，用來安裝UEFI等引導(dǎo)信息，通常用Ext2、Ext4的格式；
第二個就是安裝系統(tǒng)和儲存文件的Ext4格式分區(qū)；
第三個就是專用于與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)和作為緩存使用的SWAP分區(qū)。
3、Linux
管理文件
的模式與windows不一樣，是采用
文件夾臘檔
模式，在
linux系統(tǒng)
當(dāng)中，新的早哪硬盤加入也是以文件夾的方式掛載到主分區(qū)，而不是采用windows的分區(qū)模式，通常只能看到Ext4分區(qū)，看不到linux的引導(dǎo)分區(qū)和交換分區(qū)的。
擴(kuò)展資料：
安裝Linux時，默認(rèn)分為三個區(qū)，分別是/boot分區(qū)、根分區(qū)和swap分區(qū).這三個分區(qū)分別對應(yīng)的盤符是hda1、hda2、hda3。
1、boot分區(qū)
該分區(qū)對應(yīng)于/boot目錄，約100MB，該分區(qū)存放Linux的Grub(bootloader)和內(nèi)核源輪睜亂碼。用戶可通過訪問/boot目錄來訪問該分區(qū)，換句話說，用戶對/boot目錄的操作就是操作該分區(qū)。
2、swap分區(qū)
該分區(qū)沒有對應(yīng)的目錄，故用戶無法訪問。
Linux下的swap分區(qū)即為
虛擬內(nèi)存
，虛擬內(nèi)存用于當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存空間不足時，先將臨時數(shù)據(jù)存放在swap分區(qū)，等待一段時間后，然后再將數(shù)據(jù)調(diào)入到內(nèi)存中執(zhí)行，所以說，虛擬內(nèi)存只是暫時存放數(shù)據(jù)，在該空間內(nèi)并沒有執(zhí)行。
參考資料來源：
百度百科-linux磁盤分區(qū)
Linux 的分區(qū)規(guī)定
1. 設(shè)備管理
在 Linux 中，每一個硬件設(shè)備都映射到一個系統(tǒng)的文件，對于硬盤、光驅(qū)等 IDE 或 SCSI 設(shè)備也不例外。
Linux 把各種 IDE 設(shè)備分配了一個由 hd 前綴組成的文件；而對于各種 SCSI 設(shè)備，則分配了一個由 sd 前綴組成的文件。例如，之一個 IDE 設(shè)備，Linux 就定義為 hda；第二個 IDE 設(shè)備就定義為 hdb；下面以此類推。而 SCSI 設(shè)備就應(yīng)該是 sda、sdb、sdc 等。
2. 分區(qū)數(shù)量
要進(jìn)行分區(qū)就必須針對每一個硬件設(shè)備進(jìn)行操作，這就有可能是一塊IDE硬盤或是一塊SCSI硬盤。對于每一個硬盤（IDE 或 SCSI）設(shè)備，Linux 分配了一個 1 到 16 的序列號碼，這就代表了這塊硬盤上面的分區(qū)號碼。例如，之一個 IDE 硬盤的之一個分區(qū)，在 Linux 下面映射的就是 hda1，第二個分區(qū)就稱作是 hda2。對于 SCSI 硬盤則是 sda1、sdb1 等。
3. 各分區(qū)的作用
在 Linux 中規(guī)定，每一個硬盤設(shè)備最多能有 4 個主分區(qū)（其中包含擴(kuò)展分區(qū)）構(gòu)成，任何一個擴(kuò)展分區(qū)都要占用一個主分區(qū)號碼，也就是在一個硬盤中，主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)一共最多是 4 個。對于早期的 DOS 和 Windows（Windows 2023 以前的版本），系統(tǒng)只承認(rèn)一個主分區(qū)，可以通過在擴(kuò)展分區(qū)上增加邏輯盤符（邏輯分區(qū)）的方法，進(jìn)一步地細(xì)化分區(qū)。
主分區(qū)的作用就是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行啟動操作系統(tǒng)的，因此每一個操作系統(tǒng)的啟動，或者稱作是引導(dǎo)程序，都應(yīng)該存放在主分區(qū)上。這就是主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)及邏輯分區(qū)的更大區(qū)別。我們在指定安裝引導(dǎo) Linux 的 bootloader 的時候，都要指定在主分區(qū)上，就是更好的例證。
Linux 規(guī)定了主分區(qū)（或者擴(kuò)展分區(qū)）占用 1 至 16 號碼中的前 4 個號碼。以之一個 IDE 硬盤為例說明，主分區(qū)（或者擴(kuò)展分區(qū)）占用了 hda1、hda2、hda3、hda4，而邏輯分區(qū)占用了 hda5 到 hda16 等 12 個號碼。因此，Linux 下面每一個硬盤總共最多有 16 個分區(qū)。
對于邏輯分區(qū)，Linux 規(guī)定它們必須建立在擴(kuò)展分區(qū)上（在 DOS 和 Windows 系統(tǒng)上也是如此規(guī)定），而不是主分區(qū)上。因此，我們可以看到擴(kuò)展分區(qū)能夠提供更蘆派坦加靈活的分區(qū)模式，但不能用來作為操作系統(tǒng)的引導(dǎo)。
除去上面這些各種分區(qū)的差別，我們就可以簡單地把它們一視同仁了。
5. 分區(qū)指標(biāo)
對于每一個 Linux 分區(qū)來講，分區(qū)的大小和分區(qū)的類型是最主要的指標(biāo)。容量的大小讀者很容易理解，但是分區(qū)的類型就不是那么容易接受了。分區(qū)的類型規(guī)定了這個分區(qū)上面的文件系統(tǒng)的格式。 Linux 支持多種的文件系統(tǒng)格式，其中包含了我們熟悉的FAT32、FAT16、NTFS、HP-UX，以及各種 Linux 特有的 Linux Native和 Linux Swap分區(qū)類型。在 Linux 系統(tǒng)中，可以通過分區(qū)類型號碼來區(qū)別這些不同類型的分區(qū)。各種類型號碼在介紹Fdisk的使用方式的時候?qū)榻B。
Fdisk 使用詳解
下面通過介紹 Fdisk 的使用方法，來鞏固上面所學(xué)到的各種關(guān)于 Linux 分區(qū)的知識。
Fdisk 是各種 Linux 發(fā)行版本中最常用的分區(qū)工具，是被定義為 Expert 級別的分區(qū)工具，它讓初學(xué)者有點(diǎn)望而卻步。
1. Fdisk 參數(shù)說明
運(yùn)行Fdisk的時候，首先映入眼簾的如圖 1 所示的歡迎界面，用戶通過在這個界面中輸入命令參數(shù)來操作Fdisk。
圖 1 Fdisk 歡迎界面
用戶通過提示鍵入 “m”，可以顯示 Fdisk 命令各個參數(shù)的說明。
讀者可以看到 Fdisk 有很多參數(shù)，可是經(jīng)羨埋常使用的就是幾個，如果讀者熟練掌握這幾個參數(shù)就可以流暢地運(yùn)用 Fdisk，對 Linux 的硬盤進(jìn)行分區(qū)。我們先簡單介紹各個參數(shù)的意義，然后詳細(xì)說明幾個重點(diǎn)參數(shù)，見表 1。
表 1 Fdisk 參數(shù)說明
用戶在 Linux 中進(jìn)行分區(qū)的時候，最常用的參數(shù)分別是 d、l、m、n、p、q、t、w 等。
2.用 Fdisk 進(jìn)行分區(qū)
在 Linux 分區(qū)過程，一般是先通過 p 參數(shù)來顯示出硬盤分區(qū)表信息，然后根據(jù)信息確陪桐定將來的分區(qū)。如圖2所示。
圖 2 顯示已有分區(qū)的
圖 2 顯示了分區(qū)的大小和分區(qū)的類型。如果想完全改變硬盤的分區(qū)格式，就可以通過 d 參數(shù)一個個刪除存在的硬盤分區(qū)。例如 d1，d2。
刪除完畢，就可以通過 n 參數(shù)來增加新的分區(qū)。當(dāng)按下 “n” 后，我們就可以看到圖 3 所示的新增分區(qū)。
圖 3 新增分區(qū)
這里要選擇新建的分區(qū)類型，是主分區(qū)還是擴(kuò)展分區(qū)；然后選擇 p 或是 e。它們的區(qū)別在上文中已經(jīng)說明。然后就是設(shè)置分區(qū)的大小。需要提醒注意的是，如果硬盤上有擴(kuò)展分區(qū)，就只能增加邏輯分區(qū)，不能增加擴(kuò)展分區(qū)了，如圖 4 所示。
圖 4 新增邏輯分區(qū)
在增加分區(qū)的時候，其類型都是默認(rèn)的 Linux Native，如果需要把其中的某些分區(qū)改變?yōu)槠渌愋停?Linux Swap 或 FAT32 等，可以通過命令 t 來改變，如圖 5。
圖 5 轉(zhuǎn)換分區(qū)類型
當(dāng)按下 “t” 改變分區(qū)類型的時候，系統(tǒng)會提示要改變哪個分區(qū)，并且改變?yōu)槭裁搭愋停ㄈ绻胫老到y(tǒng)所支持的分區(qū)類型，鍵入 l）。圖 5 表示把分區(qū)5的類型改變?yōu)?82 號 Linux 的 Swap 類型。
Linux 所支持的分區(qū)類型號碼和其對應(yīng)的分區(qū)類型，可以參考表 2（這些信息可以用 l 命令得到）。
表 2 分區(qū)類型對應(yīng)表
改變完了分區(qū)類型，就可以按下 “w”，保存并且退出。如果不想保存，那么可以選擇 “q” 直接退出。
通過以上兩個方面的學(xué)習(xí)，相信對于初學(xué)者來說，分區(qū)已經(jīng)不再是 Linux 進(jìn)階中的絆腳石了
1、linux最少需要兩個分區(qū)，主分區(qū)是Ext4格式，另一個SWAP分區(qū)格式。
2、新版的linux在安裝時一般會需要3個分區(qū)：
之一個是引導(dǎo)分區(qū)，用來安裝UEFI等引導(dǎo)信息，通常用Ext2、Ext4的格式；
第二個就是安裝系統(tǒng)和儲存文件的Ext4格式分區(qū)；
第三個就是專用于與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)和作為緩存使用的SWAP分區(qū)。
3、Linux管理文件的模式與windows不一樣，是采用文件夾模拆襲式，在linux系統(tǒng)當(dāng)中，新的硬盤加入也是以文件夾的方式掛載到轎雹主分區(qū)，閉御帆而不是采用windows的分區(qū)模式，通常只能看到Ext4分區(qū)，看不到linux的引導(dǎo)分區(qū)和交換分區(qū)的。
Linux
Linux是1999年最火的操作系統(tǒng)，它的磁盤分區(qū)格式與其它操友斗作系統(tǒng)完全燃棗不同，共有兩種。一種是Linux Native主分區(qū)，皮告拆一種是Linux Swap交換分區(qū)。這兩種分區(qū)格式的安全性與穩(wěn)定性極佳，結(jié)合Linux操作系統(tǒng)后，死機(jī)的機(jī)會大大減少。但是，目前支持這一分區(qū)格式的操作系統(tǒng)只有Linux。
主分區(qū)采用 EXT3 或者 EXT4
1、Ext2：是GNU/Linux系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)。這是Linux中使用最多的一種文件系統(tǒng)，它是專門為Linux設(shè)計(jì)的，擁有極快的速度和極小的CPU占用率，既可以用于標(biāo)準(zhǔn)的塊設(shè)備，也被應(yīng)用埋枯在軟盤等移動存儲設(shè)備上。
2、Ext3：Ext3是一種日志文件系統(tǒng)，更大的特點(diǎn)是：它會將整個磁盤的寫入動作雀螞完整的記錄在磁盤的某個區(qū)域上，以便有需要時回溯追蹤。當(dāng)在某個過程中斷時，系統(tǒng)可以根據(jù)這些記錄直接回溯并重整中斷的部分，彎歲洞重整速度相當(dāng)快。
3、Linux Swap：它是Linux中一種專門用于交換分區(qū)的Swap文件系統(tǒng)。Linux是使用這一整個分區(qū)作為交換空間，一般這個Swap格式的交換分區(qū)是主內(nèi)存的2倍，在內(nèi)存不夠時，Linux會將部分?jǐn)?shù)據(jù)寫到交換分區(qū)上。
4、VFAT：也叫作長文件名系統(tǒng)，這是一個與Windows系統(tǒng)兼容的Linux文件系統(tǒng)，支持長文件名，可以作為Windows與Linux交換文件的分區(qū)。
關(guān)于linux上內(nèi)存分區(qū)的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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本文題目：【深入解析】Linux內(nèi)存優(yōu)化：內(nèi)存分區(qū)方案實(shí)踐(linux上內(nèi)存分區(qū))
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