虚拟内存和页面缓存如何工作？

Question

我知道：

虚拟内存分为用户空间和内核空间，并映射到物理内存。当用户进程访问文件时，内核会将文件缓存到内存中，然后再授予进程访问权限（页面缓存）。

然而

page cache的内存空间会受到内核空间的限制吗？或者除了linux中的配置之外，还有什么会限制页面缓存大小？

Answer 1

页缓存存储在 RAM 中。原则上可以占满整个物理内存。之所以没有，是因为内存还用于其他目的。

“匿名”（交换支持）内存分配与页面缓存的文件支持分配竞争。两者通过内存管理代码来平衡。内存管理的具体行为极其复杂。当没有可用 RAM 用于新页面分配时，Linux 将选择是否逐出旧的交换支持页面或旧的文件支持页面。可以使用配置值来调整此选择的平衡vm.swappiness。

Linux 支持的一些体系结构缺乏虚拟地址空间（只有 32 位甚至 31 位:-)。这确实不是限制页面缓存的大小。页缓存被显式写入以支持使用临时虚拟映射。查看主要来源：https://www.kernel.org/doc/html/latest/vm/highmem.html

内存的其他用途是

1. 不可驱逐的非缓存分配。例如内核代码。这些分配还包括使用 进行的内核内分配kmalloc()，这些分配（大部分？）显示为“slab”分配。还有其他类型。

   不可避免的内存分配的一个例子是内核网络缓冲区，它总体上会变得非常大。

2. “水印”内存。这是保留的，以便在压力下在内存管理方面取得进展。例如，我相信当达到水印时可能会使用这些保留，并且需要一些内存来写入旧的匿名页面进行交换，为其他东西腾出空间。通常，保留量可能是内存的 1-3%（在较大的系统上会更少）。 我的系统上的“水印”内存预留有多大？ 在小型系统上，这一比例可能高达 3%，这与“透明大页面”有关。