linux内存管理机制有哪些(linux内存管理java实现)

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一、一文搞懂Linux内核内存管理中的KASAN实现原理深入探究Linux内核的KASAN内存保护机制：越界检测及实现原理
KernelAddressSanitizer（KASAN）作为内存错误检测保护器，是专门为Linux4.4及以上版本设计的。适用于x86_64和arm64架构的版本。它对GCC4.9.2及以上版本提供强大的支持，并使用ShadowMemory这种内存监控机制来确保越界内存访问得到正确处理。启动时，只需在配置选项中设置CONFIG_SLUB_DEBUG=y和CONFIG_KASAN=y，SLUB_DEBUG将提供额外的调试信息，可能会增加的大小。
KASAN的主要策略是使用系统1/8的内存空间作为影子内存，并通过增量加载/存储检查实时监控每个内存操作。当内存访问尝试超出指定范围时，内置函数__asan_load#size()和__asan_store#size()将引发异常并发出警告。例如，8字节内存访问需要影子内存值为0。任何偏离此规则的操作都会触发错误检查。
ARM64架构下，KASAN区域位于VMALLOC内核空间区域，支持KASLR。编译器会自动在每次内存访问之前和之后插入检查，以通过__asan_load#size()和__asan_store#size()确保内存地址的正确性。例如，全局变量的构造函数由编译器创建，其结构为char[4]{charoriginal[4],charredzone[60];}，而红色的填充规则由​​其余决定实际的。保留内存和32字节。
关于shadow内存的物理映射，它与内核地址的关系为：shadow_addr=(kaddr>>3)+KASAN_SHADOW_OFFSE。KASAN位置充当虚拟地址，必须映射到物理地址才能工作。为了保证内存映射的正确性，初始化过程在kasan_early_init()和kasan_init()函数中进行。在分配内存时，例如kmalloc(20)，KASAN会将多余的内存标记为不可访问，以防止意外越界使用。
具体来说，KASAN使用structkasan_global结构体来管理smc_num1、smc_num2和smc_num3等全局变量。结合和，我们发现每个全局变量都有对应的构造函数，例如smc_num1的构造函数地址为ffff200009381df0，初始化过程是通过__asan_register_globals()完成的。
综上所述，KASAN通过编译器的智能处理，保证了对内存访问的严格监控。它对嵌套变量和全局变量具有相关的边界检查和影子内存初始化。错误日志提供地址、函数、kmalloc_oob_right错误描述等详细的Bug信息，帮助开发者快速发现问题。
在实践中，KASAN与Linux内核版本4.18配合良好，通过检测越界错误为内存管理提供强大的安全性。透彻理解KASAN的工作原理对于保证系统稳定性和代码质量至关重要。