用户空间中的物理内存管理？答案

【问题标题】：Physical memory management in Userspace?用户空间中的物理内存管理？
【发布时间】：2017-10-27 00:46:57
【问题描述】：

我正在开发一个只有 512MB RAM 的嵌入式设备，并且该设备正在运行 Linux 内核。我想通过我自己的库对用户空间中运行的所有进程进行内存管理。有可能这样做吗？据我了解，内存管理是由内核完成的，是否有可能在用户空间中拥有该功能。

【问题讨论】：

我不关注你的问题，如果你只是使用 vmstat 命令来显示整个内存，页面信息。您不必为内存管理做任何事情。内核将处理并确保您的应用程序没有泄漏内存。
您要解决什么样的问题？
我不想让内核做内存管理，而是我的库应该做内存管理。
@Ôrel 我正在尝试为基于 Linux 的嵌入式设备提供 SDK。如果可能的话，我可以虚拟地将内存划分为不同的段，并限制每个应用程序使用相应部分的内存。
您无法实现目标。您想要更改由内核处理的核心功能，即内存管理。这不是一件容易的工作。如果你想监控我的应用程序进程的系统内存使用情况，那么有几个实用程序可供使用。

标签： c linux memory memory-management linux-kernel

【解决方案1】：

根据我对您的问题的理解，您想以某种方式使用自己的库来处理内核进程的内存。我认为您这样做是为了确保流氓进程不会使用太多内存，这允许您的进程使用尽可能多的内存。我相信这个想法是有缺陷的。

例如，想象一下这个场景：

总内存 512MB
进程 1 限制为 128MB - 使用 64MB
进程 2 限制为 128MB - 使用 64MB
进程 3 限制为 256MB - 使用 256MB 然后内存不足，而实际上 128MB 仍然可用。

我知道您认为这是您问题的答案，在“普通”嵌入式系统上，这可能会起作用，但您使用的是复杂的内核，正在运行您无法完全控制的进程。当内存紧张时，您应该编写强大的软件，因为这是您可以控制的全部。

【讨论】：

你没有证明为什么这是一个有缺陷的想法。防止进程 3 导致进程 1 或 2 比计划的更早耗尽内存。
这是一个有缺陷的想法，因为系统中有大量空闲内存，但需要它的进程无法访问它。
为什么会有这个缺陷？

【解决方案2】：

您可以考虑使用setrlimit。参考another Q&A。

我编写了测试代码并在我的 PC 上运行它。我可以看到内存使用量是有限的。单位之间的确切关系需要进一步分析。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>

int main(int argc, char* argv)
{
    long limitSize =      1;
    long testSize  = 140000;

    // 1. BEFORE: getrlimit
    {
        struct rlimit asLimit;
        getrlimit(RLIMIT_AS, &asLimit);
        printf("BEFORE: rlimit(RLIMIT_AS) = %ld,%ld\n", asLimit.rlim_cur, asLimit.rlim_max);
    }

    // 2. BEFORE: test malloc
    {
        char *xx = malloc(testSize);
        if (xx == NULL) 
            perror("malloc FAIL");
        else
            printf("malloc(%ld) OK\n", testSize);
        free(xx);
    }

    // 3. setrlimit
    {
        struct rlimit new;
        new.rlim_cur = limitSize; 
        new.rlim_max = limitSize;
        setrlimit(RLIMIT_AS, &new);
    }

    // 4. AFTER: getrlimit
    {
        struct rlimit asLimit;
        getrlimit(RLIMIT_AS, &asLimit);
        printf("AFTER: rlimit(RLIMIT_AS) = %ld,%ld\n", asLimit.rlim_cur, asLimit.rlim_max);
    }

    // 5. AFTER: test malloc
    {
        char *xx = malloc(testSize);
        if (xx == NULL) 
            perror("malloc FAIL");
        else
            printf("malloc(%ld) OK\n", testSize);
        free(xx);
    }

    return 0;
}

结果：

BEFORE: rlimit(RLIMIT_AS) = -1,-1
malloc(140000) OK
AFTER: rlimit(RLIMIT_AS) = 1,1
malloc FAIL: Cannot allocate memory

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您的嵌入式设备运行 Linux，它有一个 MMU。控制 MMU 通常是一项特权操作，因此只有操作系统内核才能访问它。因此答案是：不，你不能。

当然，您可以编写直接在设备上运行的软件，无需操作系统，但我想这不是您想要的。您可能应该退后一步，问问自己是什么给了您关于内存管理的想法，以及解决这个原始问题的更好方法。

【讨论】：