原文：https://blog.csdn.net/jy1075518049/article/details/43610569
兩種內存管理方式：
1、內存尋址--段式管理
三個名詞：邏輯地址、線性地址、物理地址
物理地址：最容易理解的，它就是實實在在物理內存上的地址，你PC上有1G內存，那最大地址就是0x40000000，0x800就是代表1KB的地址。
線性地址：這是APP用的地址，也就是我們程序員寫代碼用的地址，它是一個虛擬地址，最終會被轉化到物理地址。
邏輯地址：這是最麻煩的一個地址了，它是針對x86的架構形成的地址，先不用理會。
問題背景：早起x86的CPU內部有20根地址線，能尋址2^20個地址，也就是1MB。但是寄存器只有16位，只能尋址2^16個地址，也就是64KB。怎么利用寄存器的16位來尋址1MB呢？
解決方案：intel想一個辦法，尋址分為兩部分：基地址和偏移地址。首先CPU要到CS（代碼段寄存器）中取出基地址，然后再到IP寄存器中取出指令偏移量，組合成一個20位地址（這就是線性地址）然后尋址。但是還是不夠，寄存器都是16位的，那么相加能表示的最大地址就是 0xffff+0xffff=128KB。為了解決這個問題，cs寄存器中的數字不再代表實際基地址，而是基地址的索引。1MB的內存分成29個64KB，cs寄存器中存放1-29這30個數字，線性地址 = cs*64KB + IP。
邏輯地址再說明一下：
邏輯地址的選擇符就對應上面講的CS寄存器，偏移量對應IP寄存器。32位操作系統嫌32的寄存器能表達的信息太少，不用上面講的直接得出線性地址。而是再做一次轉換，先把段基址存到一塊內存，每個段基址占8字節（64位），當然這8字節里面還含有其他描述信息，描述符會把index字段*8得到某個段的描述符的地址，然后跑到那個地址取出里邊的段基址再加上IP寄存器的偏移量就得到線性地址了。
總結：段式管理可以解決短位寄存器訪問大內存的問題。但是如果這樣20位的CPU系統只能支持最大的內存為64KB，這樣當然不可取。下面再介紹分頁管理機制。
2、頁式管理機制(linux下內核開發管理內存的方式)
頁目錄、頁表：頁式管理的兩個線性表，用來查找存線性地址的頁
頁框：對應真正的物理地址，以4KB為邊界。
一個32位的線性地址會被分成3個部分，10位頁目錄，10位頁表，12位頁偏移。理解為內存中存儲的一張張的擁有1024個表項的二維表，頁目錄每一項存放的是某個頁表的地址，而頁表中每一項存放的是某個頁的地址。可以想象為C語言中指針。
舉個例子：
線性地址是 0x00401001 ，表示為二進制是 0000000001 0000000001 000000000001 ，對應上面三個名詞，那么頁目錄值、頁表值和頁內偏移值都是1，也就說要想找到真正的物理地址，首先應該到頁目錄（擁有1024個頁目錄項）的第一項中尋址，這個項中存的是頁表的地址，假如是1000，CPU就會跑到1000的物理地址（注意，真的是物理地址）上找到某個頁表，這個頁表又擁有1024項的頁表項。然后拿到第二個10位地址（還是1），也就說到第一個頁表上的第一項，到這里，其實就已經能找到物理內存塊了。想一下，每個頁表項代表4KB，每個頁表又1024個頁表項，而頁目錄項總共有1024個頁目錄項（=1024張頁表），所以能表示的總大小正好是4kb*1024*1024=4GB。要定位到具體的字節就用到最后的12位了，再加上12位的偏移值即可。
3、DPDK 使用大頁
上面介紹的頁式管理機制，引入TLB概念（轉換后備緩沖器 translation lookaside buffer），TLB中保存着邏輯地址前20位（頁目錄、頁表）和頁號（物理地址）的對應關系，如果匹配到邏輯地址就可以迅速的找到頁號，通過頁號與邏輯地址的后12位的偏移組合得到最終的物理地址。
所以，如果一個程序使用了2MB的內存，那么需要512個頁表表項（512*4KB=2048KB=2MB）才能保證不會出現TLB不命中的情況。由於TLB資源是有限的，隨着內存使用的增加，勢必增加TLB不命中的情況。自然會想到，如果頁框的值為2M，只需要一個TLB。由於DPDK性能的要求和內存的大量使用，自然引入大頁的概念。
Linux操作系統采用了基於hugetlbfs 的2MB或者1GB的大頁面的支持。修改內核參數即可預留大頁。
非NUMA系統中，預留1024個大小為2M的大頁
echo 1024 > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kb/nr_hugepages
NUMA系統中，兩個NODE的系統中，預留1024個2M的大頁
echo 1024 > /sys/devices/system/node/node0/hugepages/hugepages-2048kb/nr_hugepages
echo 1024 > /sys/devices/system/node/node1/hugepages/hugepages-2048kb/nr_hugepages
大頁預留了，下面講到使用的問題。DPDK使用HUGETLBFS來使用大頁。首先，它需要把大頁mount到某個路徑 比如 /mnt/huge。
mkdir /mnt/huge
mount -t hugetlbfs nodev /mnt/huge
可以開機時自動掛載：
nodev /mnt/huge hugetlbfs defaults 0 0
接下來，DPDK運行的時候，會使用mmap()系統調用把大頁映射到用戶態的虛擬地址空間（在堆和棧之間），然后就可以正常使用了。
ptr=mmap(NULL, len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED , fd , 0);第一個參數為映射的起始地址，填NULL表示由內核分配起始地址。如果填寫指定的地址，該指定的地址需要在LD鏈接的時候預留好。LD詳細信息為 ld -verbose
4、DPDK內存管理分析