macOS 内存管理380

内存系统概述

Memory Management Unit (MMU) 是 macOS 内存系统的核心组件，它负责将虚拟地址空间映射到物理内存。macOS 使用的是基于页面的内存管理系统，其中内存被划分为称为页面的固定大小块。每个页面大小为 4KB。

虚拟地址空间是分配给进程的地址空间，它可以大于物理内存的大小。MMU 将虚拟地址空间划分为称为页面表的块。每个页面表条目包含指向物理内存中相应页面地址的指针。

内存分配

当进程需要内存时，它会向内核请求分配。内核会从空闲内存池中分配一个或多个页面，并将它们映射到进程的虚拟地址空间。分配的页面通常是连续的，以提高性能。

如果物理内存不足，内核将使用虚拟内存。虚拟内存是一种通过将不常使用的页面写出到磁盘来扩展物理内存的方法。当需要这些页面时，内核会将它们从磁盘读回物理内存。

内存保护

macOS 使用内存保护机制来防止进程访问其他进程的内存或内核内存。每个进程都有自己的虚拟地址空间，并且 MMU 负责强制实施这些界限。另外，macOS 使用如下机制来保护内存：

* 读写保护：页面可以被标记为只读或可读写。这可以防止未经授权的代码修改敏感数据。* 执行保护：页面可以被标记为可执行或不可执行。这可以防止恶意代码在内存中执行。

Demand Paging

Demand paging 是一种仅在需要时才从磁盘加载页面的技术。当进程访问一个尚未加载到物理内存的页面时，内核会将该页面从磁盘读入内存。这可以减少物理内存的消耗，提高性能。

Page Replacement

当物理内存不足时，内核需要替换一些页面来释放内存。page replacement 算法用于决定哪些页面将被替换。常用的算法包括：

* LRU (最近最少使用)：替换使用时间最长的页面。* FIFO (先进先出)：替换最先加载的页面。* Belady's min algorithm：一种理论最优算法，但实际中无法实现。

内存泄漏和碎片

内存泄漏是指进程无法释放不再使用的内存的情况。这会导致随着时间的推移物理内存减少，最终导致系统崩溃。碎片是指内存中空闲和已分配页面交错的情况。碎片会降低性能，因为内核需要花费更多时间来查找连续的内存块。

优化 macOS 内存使用

以下是优化 macOS 内存使用的几种方法：

* 关闭不需要的应用程序和选项卡：关闭不再使用的应用程序和浏览器选项卡可以释放大量内存。* 使用 Activity Monitor 监视内存使用情况：Activity Monitor 可以显示哪些进程正在使用最多的内存。* 使用优化器或清理实用程序：这些工具可以帮助释放未使用和不需要的文件和缓存，从而释放内存。* 使用虚拟内存：虽然虚拟内存可以扩展物理内存，但它比物理内存慢得多。因此，应谨慎使用。

2024-10-18

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