一.内存管理硬件结构

CPU拥有VA进行访问，通过MMU进行VA->PA的转换，TLB是MMU的一部分，是地址转换的缓存。TLB miss之后会去找主存里的页表。

一旦获取PA之后，PA以及其对应的数据会放到cache（L1 L2），都找不到也会去找主存。

swap是把主存中暂时不用的数据交换到磁盘里面。

二. 内存管理总览

可以按照从上往下的顺序，也就是从用户空间分配，到内核空间，再到硬件层面的实现

user

用户进程：应用程序通过内存分配接口（如malloc）请求虚拟内存空间。

malloc/mmap/mlock/madvise/mremap：用户态内存管理API，用于分配、锁定、调整或映射内存。

kernel

系统调用：用户进程通过sys_brk、sys_mmap等陷入内核，触发内核层内存操作。

sys_brk：扩展进程堆空间的系统调用，通常由malloc隐式调用。

sys_mmap：将文件或匿名内存映射到进程地址空间的系统调用。

VMA管理：内核通过虚拟内存区域（VMA）记录进程地址空间的映射属性（如权限、文件关联）。

缺页中断：访问未分配物理页的虚拟地址时，CPU触发中断，内核分配物理页并建立映射。

匿名页面：存储进程堆/栈数据的物理页，无文件背景（如malloc分配的内存）。

page cache：缓存文件数据的物理页，加速文件读写（如mmap文件映射）。

页面回收：内核通过LRU等算法回收闲置页面（如匿名页或page cache）。

slab：内核小内存分配器，管理频繁使用的数据结构（如task_struct）。

伙伴系统：内核物理页分配器，以页为单位管理空闲内存，解决外部碎片问题。

页表管理：维护虚拟页到物理页的映射关系（含用户/内核页表）

三. 内存分配器简图

其中slab主要是给内核用的，用来分配字节大小的内存