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在使用Linux系統(tǒng)時(shí)，我們常常需要關(guān)心系統(tǒng)中各種資源的使用情況，其中最重要的莫過于內(nèi)存和磁盤空間。而空間分配機(jī)制則是我們必須了解和掌握的知識(shí)之一。
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本文將介紹Linux系統(tǒng)中的空間分配機(jī)制，包括內(nèi)存和磁盤空間的分配方式、空間管理機(jī)制、以及一些優(yōu)化技巧。
一、內(nèi)存空間分配
1. 內(nèi)存管理機(jī)制
Linux系統(tǒng)中的內(nèi)存管理機(jī)制是基于虛擬內(nèi)存的，即每個(gè)進(jìn)程都有自己的虛擬地址空間，而真正的物理內(nèi)存則由內(nèi)核來管理。內(nèi)核通過將虛擬地址映射為物理地址的方式來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理。
Linux系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程被分配了一個(gè)獨(dú)立的虛擬地址空間，其大小由“用戶空間”和“內(nèi)核空間”組成。前者包含進(jìn)程使用的代碼和數(shù)據(jù)，后者則包含內(nèi)核代碼和數(shù)據(jù)。用戶空間的大小通常為3GB，而內(nèi)核空間大小通常為1GB。
2. 內(nèi)存分配方式
在進(jìn)程運(yùn)行過程中，其需要的內(nèi)存大小是不確定的。內(nèi)核提供了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配機(jī)制來滿足進(jìn)程的內(nèi)存需求。
在Linux中，進(jìn)程可以通過系統(tǒng)調(diào)用malloc、free等函數(shù)來請(qǐng)求內(nèi)存空間。這些函數(shù)實(shí)際上是向內(nèi)核請(qǐng)求一定大小的虛擬內(nèi)存區(qū)域，并將其映射到進(jìn)程的虛擬地址空間中。
When a process requests memory from the system, the Linux kernel can either give it anonymous memory or file-backed memory. Anonymous memory is just uninitialized memory that the system sets aside for a process. On the other hand, file-backed memory is memory in which the contents are stored in a file. This makes it persistent memory.
虛擬內(nèi)存區(qū)域的映射過程是按需進(jìn)行的，即內(nèi)核只有在進(jìn)程使用虛擬內(nèi)存區(qū)域時(shí)才會(huì)將其映射為物理內(nèi)存。這種按需分配的方式可以避免過度占用內(nèi)存資源。
3. 內(nèi)存管理技巧
在Linux系統(tǒng)中，為了優(yōu)化內(nèi)存使用效率，我們可以采取一些內(nèi)存管理技巧：
（1）使用內(nèi)存池技術(shù)
內(nèi)存池技術(shù)指的是將一段連續(xù)的內(nèi)存空間預(yù)分配出去，然后將其劃分為若干個(gè)固定大小的塊。當(dāng)進(jìn)程請(qǐng)求內(nèi)存空間時(shí)，可以從內(nèi)存池中獲取一個(gè)塊。這種方式可以減少內(nèi)存分配和釋放時(shí)的開銷，從而提高內(nèi)存使用效率。
（2）采用內(nèi)存對(duì)齊方式
內(nèi)存對(duì)齊方式指的是將內(nèi)存分配按固定的字節(jié)對(duì)齊方式進(jìn)行。這種方式可以避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，從而減少內(nèi)存浪費(fèi)。常用的對(duì)齊方式包括4字節(jié)對(duì)齊，8字節(jié)對(duì)齊等。
二、磁盤空間分配
1. 磁盤空間管理機(jī)制
Linux系統(tǒng)中的磁盤空間管理機(jī)制是基于文件系統(tǒng)的。當(dāng)我們?cè)贚inux系統(tǒng)中新建一個(gè)文件時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)向文件系統(tǒng)索引表中添加一個(gè)對(duì)應(yīng)的索引項(xiàng)，其中包含文件的元數(shù)據(jù)信息和磁盤物理地址。文件系統(tǒng)通過使用索引表和文件空間映射來實(shí)現(xiàn)磁盤空間的管理。
2. 磁盤分配方式
在Linux系統(tǒng)中，有多種磁盤分配方式可供選擇，包括：
（1）傳統(tǒng)的EXT文件系統(tǒng)
EXT文件系統(tǒng)是Linux系統(tǒng)中最常用的文件系統(tǒng)之一。其磁盤分配方式是基于塊分配的，即將磁盤空間劃分為若干個(gè)塊，每個(gè)塊的大小固定。當(dāng)文件需要分配磁盤空間時(shí)，文件系統(tǒng)會(huì)按照塊的大小進(jìn)行分配，若文件大小不足一個(gè)塊，則多余的空間將浪費(fèi)。
（2）XFS文件系統(tǒng)
XFS文件系統(tǒng)是一種新型的文件系統(tǒng)，其磁盤分配方式是基于區(qū)域的。該方式可以動(dòng)態(tài)地改變區(qū)域大小，從而更靈活地管理磁盤空間。XFS文件系統(tǒng)還支持延遲分配技術(shù)，可以延遲分配磁盤空間直到寫操作完成，從而提高寫操作的性能。
（3）ZFS文件系統(tǒng)
ZFS文件系統(tǒng)是一種高級(jí)文件系統(tǒng)，其磁盤分配方式是基于塊級(jí)別的。ZFS文件系統(tǒng)具有多種特性，如數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)、快照功能等，可以提高文件系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)保護(hù)能力。
3. 磁盤空間管理技巧
在Linux系統(tǒng)中，為了優(yōu)化磁盤空間使用效率，我們可以采取一些磁盤空間管理技巧：
（1）刪除不必要的文件
在使用Linux系統(tǒng)時(shí)，我們應(yīng)盡量將不必要的文件刪除。這些文件可能是一些歷史文件、臨時(shí)文件、緩存文件等，占用了磁盤空間。
（2）壓縮文件
在Linux系統(tǒng)中，我們可以使用壓縮工具將一些文件壓縮，從而減小其占用的磁盤空間。Linux系統(tǒng)中常用的壓縮工具包括tar、gzip、bzip2等。
（3）定期清理日志
在Linux系統(tǒng)中，各種應(yīng)用程序會(huì)將日志文件存儲(chǔ)到磁盤上。這些日志文件可以占用大量磁盤空間。我們可以通過定期清理日志文件的方式來釋放磁盤空間。在Linux系統(tǒng)中，可以使用logrotate工具來定期清理日志文件。
在Linux系統(tǒng)中，空間分配機(jī)制是內(nèi)存和磁盤的核心部分，對(duì)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性都有著重要的影響。熟練掌握Linux系統(tǒng)的空間分配機(jī)制和優(yōu)化技巧，可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，從而更好的為用戶服務(wù)。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- 如何為linux進(jìn)行分區(qū)？
- 如何為L(zhǎng)inux服務(wù)器分配硬盤空間？
如何為linux進(jìn)行分區(qū)？
如果是安裝雙系統(tǒng)，一定塵衡要先派判做安裝windows系統(tǒng)，不然MBR引導(dǎo)將被重寫，導(dǎo)致linux不能啟動(dòng)。
安裝windows是，出了分出其需要的系統(tǒng)盤，數(shù)據(jù)盤，一定要在最后留出一部足夠安裝linux的空間，而且該空間一定不要分區(qū)甚至格式化，。。。進(jìn)入linux安裝后，選擇自主分區(qū)模式，在最后Free標(biāo)記的空間，進(jìn)行分區(qū)，如果沒有沖跡特別需要，只要分出 /swap 和 / 目錄就可以了。。這是最簡(jiǎn)單的方式 也是比較保險(xiǎn)的方式
先安裝XP，留最少5G以上（更好10G以上）的空間。
安裝linux， 安裝前它會(huì)有自帶的分區(qū)工具叫你分區(qū)的。
分區(qū)的方按有很多種，初學(xué)者不用分得很細(xì)的。
一般來說我們需要一個(gè)swap分區(qū)，一個(gè)/boot分區(qū)，一個(gè)/usr分區(qū)，一個(gè)/home 分區(qū)，一個(gè)/var/log分區(qū)。當(dāng)然這沒有什么規(guī)定，完全是依照你個(gè)人來定的。但記住至少要有兩個(gè)分區(qū)，一個(gè)swap分區(qū)，一個(gè)/分區(qū)。
分區(qū)介紹：
swap分區(qū)是linux暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的交換分區(qū)，它主要是把主內(nèi)存上暫時(shí)不用得數(shù)據(jù)存起來，在需要的時(shí)候再調(diào)進(jìn)內(nèi)存內(nèi)，且作為swap使用的分區(qū)不用指定“mout point”（載入點(diǎn)），既然它作為交換分區(qū)，我們理所當(dāng)然應(yīng)給它指定大小，它至少要等于系統(tǒng)上實(shí)際內(nèi)存的量，一般來說它的大小是內(nèi)存的兩倍，如果你是16mb的內(nèi)存，那么swap分區(qū)的大小是32mb左右，以此類推。但必須還要注意一點(diǎn)，swap分區(qū)不要大于128mb，因?yàn)橄到y(tǒng)不需要太大的交換分區(qū)。以此類推，如果你是128mb或更大的內(nèi)存，swap分區(qū)也只能更大被定為127mb。況且你還必須注意的是如果你是128mb（或更大）的內(nèi)存，你必須提醒系統(tǒng)你有這么大的內(nèi)存，要不然它可不認(rèn)你這個(gè)128mb內(nèi)存。具體如下：當(dāng)順利啟動(dòng)了安裝過程后，會(huì)顯示清跡正一個(gè)boot：提示符，這時(shí)你只要鍵入boot:linux mem=128mb就可以了。另外你也可以創(chuàng)建和使用一個(gè)以上的交換分區(qū)，最多16個(gè)。
*linux native是存答悔放系統(tǒng)文件的地方，它只能用ext2的分區(qū)類型，上面已說過。對(duì)windows用戶來說，操作系統(tǒng)必須裝在同一分區(qū)里，它是商業(yè)軟件嗎!所以你沒有選擇的余地！對(duì)red hat linux來說，你有了較大的選擇余地，你可以把系統(tǒng)文件分幾個(gè)區(qū)來裝（必須要說明載入點(diǎn)），也可以就裝在同一個(gè)分區(qū)中（載入點(diǎn)是“/”）。下面我們看看可以創(chuàng)建哪些分區(qū)（僅列常用幾種）。
/boot分區(qū)，它包含了操作系統(tǒng)的內(nèi)核和在啟動(dòng)系統(tǒng)過程中所要用到的文件，建這個(gè)分區(qū)是有必要的，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)的pc機(jī)要受到bios的限制,況且如果有了一個(gè)單獨(dú)的/boot啟動(dòng)分區(qū)，即使主要的根分區(qū)出現(xiàn)了問題，計(jì)算機(jī)依然能夠啟動(dòng)。這個(gè)分區(qū)的大小約在50mb—100mb之間。
/usr分區(qū)，是red hat linux系統(tǒng)存放軟件的地方，如有可能應(yīng)州銷將更大空間分給它。
/home分區(qū)，是用戶的home目錄所在地，這個(gè)分區(qū)的大小取決于有多少用戶。如果是多用戶共同使用一臺(tái)電腦的話，這個(gè)分區(qū)是完全有必要的，況且根用戶也可以很好地控制普通用戶使用計(jì)算機(jī)，如對(duì)用戶或者用戶組實(shí)行硬盤使用，限制普通用戶訪問哪些文件等。其實(shí)單用戶也有建立這個(gè)分區(qū)的必要，因?yàn)闆]這個(gè)分區(qū)的話，那么你只能以根用戶的身份登陸系統(tǒng)，這樣做是危險(xiǎn)的，因?yàn)楦脩魧?duì)系統(tǒng)有絕對(duì)的使用權(quán)，可一旦你對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了誤操作，麻煩也就來了。
/var/log分區(qū)，是系統(tǒng)日志記錄分區(qū)，如果設(shè)立了這一單獨(dú)的分區(qū)，這樣即使系統(tǒng)的日志文件出現(xiàn)了問題，它們也不會(huì)影響到操作系統(tǒng)的主分區(qū)。
/tmp分區(qū)，用來存放臨時(shí)文件。
/bin分區(qū)，存放標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)用程序。
/dev分區(qū)，存放設(shè)備文件。
/opt分區(qū)，存放可選的安裝的軟件。
/in分區(qū)，存放標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)管理文件。
分區(qū)：只要不動(dòng)C盤就OK了，不過還是建議你分出一塊獨(dú)立盤（我是安裝在最后一個(gè)盤，這樣我覺得比較好管理XP系統(tǒng)，注：linux系統(tǒng)盤是在XP系統(tǒng)環(huán)境是隱藏的）首先用PQ創(chuàng)建一個(gè)盤加一個(gè)swap（交肆巖換分區(qū)，這是必須的滑神）接下來就可以放進(jìn)光盤進(jìn)信雹虧行安裝了。
重點(diǎn)：當(dāng)進(jìn)行Linux安裝時(shí)有一步是選擇分區(qū)的>選自定義分區(qū)>選擇在PQ時(shí)創(chuàng)建的一個(gè)盤>Del刪除，就成了“Free”的了，在“Free”基礎(chǔ)上創(chuàng)建。接下來就創(chuàng)建Linux分區(qū)的（/boot 和 / 與swap)分區(qū)，我就是這樣分的，分好后就可以按著提示Next了 只要跟著提示走 最后就會(huì)完成安裝了
在LINUX的系統(tǒng)管理里面有 ，如果沒有的話就在新立得里面搜頌缺索GParted，并標(biāo)記安裝，這樣會(huì)在系統(tǒng)管理里面多出來個(gè) “分區(qū)編輯器” 。用它來格式化硬盤。
樓上的命令太復(fù)雜了，不建議初學(xué)者用，你也可以用WINPE微型系統(tǒng)里的分區(qū)工具進(jìn)行分區(qū)（光盤啟動(dòng)或仿尺U盤啟動(dòng)，現(xiàn)在的GHOST盤都帶PE的），如果只用LINUX系統(tǒng)的話備櫻高建議全部使用EXT4分區(qū)，否則使用NTFS，注意的是，要?jiǎng)澇鲆徊糠肿鳛榻粨Q空間，相當(dāng)于WINDOWS的虛擬內(nèi)存，一般是物理內(nèi)存的2倍，實(shí)際不需要那么大，分個(gè)300MB左右吧。
如何為L(zhǎng)inux服務(wù)器分配硬盤空間？
無論對(duì)一個(gè)正在為服務(wù)器尋找空間的系統(tǒng)管理員，還是一個(gè)磁盤即將用盡的普通用戶來說，這都是一個(gè)非常常見的問題。一般我們會(huì)想到解決的方法是：1. 掛接一個(gè)新的硬盤，然后使用符號(hào)鏈接，鏈接到新的硬盤。2. 利用一些調(diào)整分區(qū)大小的工具（比如Pqmagic），進(jìn)行無損傷數(shù)據(jù)分區(qū)。一、問題的提出但是，這些都只是暫時(shí)性的解決辦法，而且都需要讓機(jī)器停止運(yùn)行或者持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間的分區(qū)工作而不能正常提供服務(wù)。即使緩解了硬盤空間問題，不久，仍然會(huì)面臨同樣的問題。這對(duì)于一個(gè)大型站點(diǎn)來說，有著數(shù)量眾多的客戶、又連接在互聯(lián)網(wǎng)上，只要你的服務(wù)器關(guān)機(jī)一分鐘，都會(huì)給公司帶來很大慧派損失。此外，使用這種方法，在修改了分區(qū)表之后，每一次都得重新啟動(dòng)系統(tǒng)。因此，我們可以采用新技術(shù)LVM（邏輯卷管理程序）可以幫助我們解決這些問題。LVM（Logical Volume Manager,邏輯卷管理器）是一種把硬盤驅(qū)動(dòng)器空間分配成邏輯卷的方法，使硬盤不必使用分區(qū)也能被簡(jiǎn)單地重新劃分大小。傳統(tǒng)上，一個(gè)分區(qū)大小是靜態(tài)的。假如一個(gè)用戶在這個(gè)分區(qū)上沒有空間時(shí)，他要么重新分區(qū)（這可能要求整個(gè)操作系統(tǒng)重裝），要么像符號(hào)連接一樣使用組裝機(jī)。使用LVM,硬盤驅(qū)動(dòng)器或硬盤驅(qū)動(dòng)器就會(huì)分配給一個(gè)或多個(gè)物理卷（physical volumes）。物理卷被合并成邏輯卷組（logical volume group），惟一例外的是/boot分區(qū)。由于物理卷無法跨越一個(gè)以上驅(qū)動(dòng)器，如果想讓邏輯卷組跨越一個(gè)敏舉以上驅(qū)動(dòng)器，就應(yīng)該在驅(qū)動(dòng)器上創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)物理卷。邏輯卷組被分成邏輯卷（logical volumes），被分配了掛載點(diǎn)（如/home和/），以及文件系統(tǒng)類型（如ext3）。當(dāng)“分區(qū)”達(dá)到了它們的極前拿賀限，邏輯卷組中的空閑空間就可以被添加給邏輯卷來增加分區(qū)的大小。當(dāng)某個(gè)新的硬盤驅(qū)動(dòng)器被添加到系統(tǒng)上，它也可以被添加到邏輯卷組中，邏輯卷是可以擴(kuò)展的分區(qū)。 由于LVM允許在機(jī)器的物理存儲(chǔ)資源以外創(chuàng)建邏輯卷，并且邏輯卷可以在系統(tǒng)仍處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)擴(kuò)充和縮減，所以就為L(zhǎng)inux系統(tǒng)管理員提供了他們夢(mèng)寐以求的存儲(chǔ)器靈活性。LVM的作用：LVM 的實(shí)際運(yùn)作情形則根據(jù)作法不同，而有所差異；但 LVM 通常包括實(shí)體儲(chǔ)存分群（physical storage grouping）、重設(shè)邏輯扇區(qū)大小
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新聞來源：http://m.fisionsoft.com.cn/article/cdipsci.html
