总的的来说linux的内存管理其实主要难理解的是以下几个部分：
本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/201611/320404.htm1、虚拟地址、物理地址、线性地址、逻辑地址之间的区别。
2、用户地址空间与内核地址空间区别。
3、内核如何分配所谓的地址。
4、一个可执行程序的地址分布以及运行地址分配。
目前我也大概总结这几个，其实这方面的知识肯定很多，但限于能力只能如何，也尽最大努力详细分析其中原委。注：很多是参考了网上的大牛总结的。
一、各地址之间区别
1、虚拟地址
其中各种地址的概念大家都可查阅到，我也就不多说了，虚拟地址就是为了给用户一个更大的使用空间（当然这个使用空间肯定是虚拟了的），然后32位下面用户地址空间也就是虚拟地址空间范围就是0--4GB。其中这个范围又可以划为0--3GB-1用户空间和3GB--4GB-1的内核空间。其中进程都各自有各自的0--3GB-1地址范围而共享3GB--4GB-1的内核空间。更详细的请往下此处不讲为了大家先有个宏观的认识。
2、每个进程，都有其独立的虚拟地址空间，运行一个进程，首先需要将它的页目录地址放在CR3寄存器中，其他的进程的保存下来。
3、每一个32位的线性地址被划分为三部分：页目录索引（10位）：页表索引（10位）：偏移12位。
装换：
1、先装入进程的页目录地址（调度程序把这个地址装入CR3中）；
2、根据线性地址前10位，在页目录中找到对应的索引项，页目录中的项是一个页表的地址；
3、根据线性地址的中间10位，在页表中找到页的起始地址；
4、将页的起始地址与线性地址的最后12为偏移地址相加最后为物理地址。
二、用户地址与内核地址
Linux 操作系统和驱动程序运行在内核空间，应用程序运行在用户空间，两者不能简单地使用指针传递数据，因为Linux使用的虚拟内存机制，用户空间的数据可能被换出，当内核空间使用用户空间指针时，对应的数据可能不在内存中。
其中内核地址空间是由内核负责映射，它并不会跟着进程改变，是固定的。其中内核空间分布如下：
（1）直接内存映射区
从3G开始，最大896M的线性地址区间，我们称作直接内存映射区，这是因为该区域的线性地址和物理地址之间存在线性装换关系：线性地址=3G+物理地址
（2）动态内存映射区
又内核函数vmalloc来进行分配，其特点是线性空间连续，但物理地址空间不一定连续。
（3）永久内存映射区
使用kmap函数将分配到得896M以上的高端内存映射到该区
（4）固定映射区
特殊用途
用户空间
用户空间是0-3GB-1的空间范围。这里就提前说一下程序镜像加载到运行的过程。
首先二进制程序是放在外部存储器中的，当启动一个进程的时候先分配自己进程的虚拟空间，这个时候将程序镜像加载到内存（具体内核过程下面介绍），如何镜像很大的话先加载一部分（这部分是多大？我还不清楚有待研究），然后这个时候进程的空间就会映射（一定注意是映射，因为根本就没有这样的地址，这只是个虚的），此时该进程好像有了这个镜像了，那么进程执行的时候根据线性地址找到物理地址（内存）中的代码执行。就是这么简单。
三、内核分配内存
在linux操作系统中，每个进程都通过一个task_struct的结构体描叙，每个进程的地址空间都通过一个mm_struct描叙，c语言中的每个段空间都通过vm_area_struct表示，他们关系如下 :
当运行一个程序时，操作系统需要创建一个进程，这个进程和程序之间都干了些什么呢？
当一个程序被执行时，该程序的内容必须被放到进程的虚拟地址空间，对于可执行程序的共享库也是如此。可执行程序并非真正读到物理内存中，而只是链接到进程的虚拟内存中。
当一个可执行程序映射到进程虚拟地址空间时，一组vm_area_struct数据结构将被产生。每个vm_area_struct数据结构表示可执行印象的一部分;是可执行代码，或是初始化的数据，以及未初始化的数据等。
linux操作系统是通过sys_exec对可执行文件进行映射以及读取的，有如下几步：
1.创建一组vm_area_struct
2.圈定一个虚拟用户空间，将其起始结束地址(elf段中已设置好)保存到vm_start和vm_end中。
3.将磁盘file句柄保存在vm_file中
4.将对应段在磁盘file中的偏移值(elf段中已设置好)保存在vm_pgoff中;
5.将操作该磁盘file的磁盘操作函数保存在vm_ops中
注意：这里没有对应 的页目录表项创建页表，更不存在设置页表项了。
假设现在程序中有一条指令需要读取上面vm_start--vm_end之间的某内容
例如:mov [0x08000011],%eax,那么将会执行如下序列:
1.cpu依据CR3(current->pgd)找到0x08000011地址对应的pgd[i],由于该pgd[i]内容保持为初始化状态即为0,导致cpu异常.
2.do_page_fault被调用，在该函数中，为pgd[i]在内存中分配一个页表，并让该表项指向它，如下图所示:
注意：这里i为0x08000011高10位，j为其中间10位，此时pt表项全部为0(pte[j]也为0);
3.为pte[j]分配一个真正的物理内存页面，依据vm_area_struct中的vm_file、vm_pgoff和vm_ops，调用filemap_nopage将磁盘file中vm_pgoff偏移处的内容读入到该物理页面中，如下图所示：
①。分配物理内存页面;
②。从磁盘文件中将内容读取到物理内存页面中
从上面我们可以知道，在进程创建的过程中，程序内容被映射到进程的虚拟内存空间，为了让一个很大的程序在有限的物理内存空间运行，我们可以把这个程序的开始部分先加载到物理内存空间运行，因为操作系统处理的是进程的虚拟地址，如果在进行虚拟到物理地址的转换工程中，发现物理地址不存在时，这个时候就会发生缺页异常(nopage)，接着操作系统就会把磁盘上还没有加载到内存中的数据加载到物理内存中，对应的进程页表进行更新。也许你会问，如果此时物理内存满了，操作系统将如何处理？
下面我们看看linux操作系统是如何处理的：
如果一个进程想将一个虚拟页装入物理内存，而又没有可使用的空闲物理页，操作系统就必须淘汰物理内存中的其他页来为此页腾出空间。
在linux操作系统中，物理页的描叙如下：
struct mem_map
{
1.本页使用计数，当该页被许多进程共享时计数将大于1.
2.age描叙本页的年龄，用来判断该页是否为淘汰或交换的好候选
3.map_nr描叙物理页的页帧号
}
如果从物理内存中被淘汰的页来自于一个映像或数据文件，并且还没有被写过，则该页不必保存，它可以丢掉。如果有进程在需要该页时就可以把它从映像或数据文件中取回内存。
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