问题一、gdb调试用户态程序时，，其进程地址是虚拟地址还是物理地址？如何判断进程地址的有效性？

Linux内核为每个进程都提供一个独立的虚拟地址空间，并且是地址连续的，这样进程可以更方便的访问内存。从空间占有率考虑，并不是所有的虚拟内存都会分配物理内存，只有那些实际使用的虚拟内存才分配物理内存，内存映射用于虚拟内存地址映射到物理内存地址。

Linux内核为每个进程维护了一张页表，页表中记录了虚拟地址到物理地址的映射关系，页表实际存储在CPU的内存管理单元MMU上，当进程访问的虚拟地址在页表中不存在时，系统会产生一个缺页中断，进入内核空间分配物理地址，更新进程的页表，最后再返回用户空间，恢复进程的运行。

问题二、TLB缓存是什么

TLB是MMU页表中的高速缓存，TLB的访问速度要比MMU要快，减少TLB的刷新速率，就可以提高TLB缓存的使用率，从而提高执行效率。

MMU是以页来管理内存的，一个页的大小默认是4k。 页大小只有4k，会导致的问题是页表会非常大。32位系统4G内存，就需要100万的页表项。为解决页表项过多的问题，linux提供了两种机制，多级页表和大页内存。大页常见大小的有2M和1G的，开源项目DPDK中就采用了1G大页内存的机制来提供TLB的命中率。

问题三、内存的生和死

1.内存的生

内存申请malloc底层实现

Brk()：小于128k的内存使用brk来申请，这些内存释放后并不会立即归还给系统，而是被缓存起来，便于重复使用。在内存工作繁忙时，频繁的内存申请和释放会造成内存碎片。

Mmap() 文件映射段：大于128k的内存采用mmap文件映射段来申请，释放时会直接将内存归还给系统。每次mmap都会产生缺页异常，所以频繁的内存申请会导致大量的缺页异常，使内核的管理负担加重。

明确一点，当brk和mmap被调用时并没有真正分配物理内存，只有在首次访问时才会触发缺页异常，进入内核空间来真正分配物理内存。

备注：申请1k的小对象，该如何分配内存呢？

如果也给他们分配独立的页，那么太浪费内存了。Linux内核通过Slab分配器来管理小内存，主要作用是分配和释放系统中的小对象。

2.内存的死

内存不足时，系统如何处理？

1）回收缓存  LRU算法回收最近使用最少的内存

2）回收不常访问的内存，把不常访问的内存直接通过交换分区写到磁盘上。

3）OOM机制，杀死占有内存高的进程。

内存不足时会发Swap交换，Swap 其实就是把一块磁盘空间当成内存来用。它可以把进程暂时不用的数据存储到磁盘中（这个过程称为换出），当进程访问这些内存时，再从磁盘读取这些数据到内存中（这个过程称为换入）。并且磁盘读取的速度要远比内存慢，所以swap会导致严重的内存性能问题。