日常生活中我们常提起的内存主要指物理内存，又称为主存。一般指DRAM。linux的进程出于系统保护的目的不能直接访问物理能存，而是为每一个进程开辟了一块虚拟内存，它的地址是连续的，进程可以很方便的访问内存。
虚拟内存又分为用户空间和内核空间。
- 32位系统中虚拟内存最大支持4gb，系统空间大小是1gb占虚拟内存的高位，用户空间大小是0~3gb占虚拟内存的低位
64位操作系统则是内核空间大小是128T占虚拟内存的高位，中间是未定义，用户空间大小是128T占虚拟内存的低位
如图：
进程处于用户态只能访问虚拟内存的用户空间，比如程序的赋值等简单操作，当进程处于内核态时才能操作虚拟内存的内核空间。
内存映射
这样如果所有的进程的虚拟内存加起来可能会远远大于物理内存，而linux实际上并不是给所有的虚拟内存分配物理内存，只会在进程需要时候才会分配物理内存。并且分配后的物理内存是通过内存映射来管理的。
由于进程不能直接操作物理内存，所以每一个进程就会持有一个内存页，用来维护虚拟内存和物理内存的映射关系，可以很方便的操作物理内存。这些内存页被保存在CPU的MMU模块中，CPU可以通过MMU模块来访问进程需要的内存。如图：
注意：由于分配虚拟内存的进程并不会直接去分配物理内存，而是MMU发现没有找到内存的物理地址时候出现缺页异常，这时候进程会切换到内核态分配内存，再刷新MMU和内存页返回到用户态继续执行用户程序。
MMU的单位是4KB成为PTE（page table entity），每一次内存映射，都需要关联4KB或者4KB整数倍的内存空间。这样有个问题，会需要大量的页表项比如一个4gb的内存就要100万个PTE。一般用多级表和大表来解决。多级表实际上就是索引的概念，linux采用4级表来解决。
内存分配
内核空间我们暂不讨论，用户空间分为
- 只读段，包括代码和常量等。
- 数据段，包括全局变量等。
- 堆，包括动态分配的内存，从低地址开始向上增长。
- 文件映射段，包括动态库、共享内存等，从高地址开始向下增长。
- 栈，包括局部变量和函数调用的上下文等。栈的大小是固定的，一般是 8 MB
malloc() 是 C 标准库提供的内存分配函数，对应到系统调用上，有两种实现方式，即 brk() 和 mmap()。
- 对于小于（128k）的内存采用brk()来分配，通过移动堆顶的位置来分配内存。这些内存释放后并不会立刻归还系统，而是被缓存起来，这样就可以重复使用。优点：不会立刻归还系统可以重复利用，缺点：频繁申请、释放会造成内存碎片
- 对于大于（128k）的内存采用mmap()来分配，则直接使用内存映射 mmap() 来分配，也就是在文件映射段找一块空闲内存分配出去。优点：减少磁盘碎片。缺点：释放归还系统所以频繁出现缺页异常增大系统负担
对内存来说，如果只分配而不释放，就会造成内存泄漏，甚至会耗尽系统内存。所以，在应用程序用完内存后，还需要调用 free() 或 unmap() ，来释放这些不用的内存。当然，系统也不会任由某个进程用完所有内存。在发现内存紧张时，系统就会通过一系列机制来回收内存，比如下面这三种方式：
- 回收缓存，比如使用 LRU（Least Recently Used）算法，回收最近使用最少的内存页面；
- 回收不常访问的内存，把不常用的内存通过交换分区直接写到磁盘中；
杀死进程，内存紧张时系统还会通过 OOM（Out of Memory），直接杀掉占用大量内存的进程。
可以通过以下文件调整oom的权重，越大越容易杀死
1
echo -16 > /proc/$(pidof sshd)/oom_adj
如何查看内存使用
Swap，资源紧张时候Linux会将内存数据映射到磁盘上，这种情况会严重的影响系统性能，要尽量避免。
top or ps：主要查看VIRT-虚拟内存 RES–常驻内存 SHR–共享内存 SWAP–文件交换区 %MEM–使用率