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Linux虚拟内存管理与进程页表调试

共计 30 章节
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01
课程导论与内存管理全景
介绍Linux内存管理的重要性 · 整体架构（MMU · TLB
课程导论内存管理全景
02
进程地址空间mm_struct深度解析
剖析mm_struct核心数据结构 · 包括pgd · mmap
mmstruct
03
虚拟内存区域VMA与红黑树
详解vm_area_struct结构… · 以及如何通过红黑树（mm_rb）和链…
VMA虚拟内存区域
04
内核空间与用户空间划分
讲解3 · 以及PAGE_OFFSET · TASK_SIZE等宏定义
内核空间用户空间划分
05
内存描述符的创建与复制
深入fork()/exec()系统调… · 复制（copy_mm）与销毁过程
内存描述符的创建复制
06
缺页异常处理核心流程
从do_page_fault()入口… · 分析major/minor page…
缺页异常处理核心…do
07
匿名页与文件页的缺页处理
区分do_anonymous_pag… · 讲解匿名页映射与文件页读入的完整流程
匿名页文件页的缺页处理
08
写时复制技术COW
详解COW原理 · 缺页处理中的写保护机制 · 以及pte页表项的写权限控制
COW写时复制技术
09
物理内存管理
伙伴系统算法 · 分配/释放算法以及碎片问题
物理内存管理伙伴系统算法
10
slab分配器与对象缓存
讲解slab/slub分配器的设计思… · kmem_cache结构 · 以及kmalloc/kfree的实现
slab分配器
11
页表体系与四级页表
从PGD->P4D->PUD->PM… · 以及Linux对多级页表的软件抽象
页表体系四级页表
12
ARM64与x86_64页表差异对比
对比两种架构的页表层级 · 页大小支持 · 以及TLB架构的不同
ARM64x86
13
TLB管理与缓存一致性
讲解TLB结构 · flush_tlb_mm_range… · 以及跨核TLB shootdown机…
TLB管理
14
内存映射mmap系统调用
分析mmap()在内核中的实现路径 · 包括do_mmap() · 文件映射与匿名映射的区别
mmap内存映射
15
brk/sbrk堆管理
讲解堆的扩展机制 · brk系统调用与VMA的合并/分裂操…
brk/sbrk堆管理
16
mprotect与内存权限控制
分析mprotect()如何修改VM… · 以及对应的页表更新流程
mprotect内存权限控制
17
mremap与内存重映射
讲解mremap()的实现 · 包括VMA的移动 · 扩展与收缩操作
mremap内存重映射
18
内存回收与页面置换
分析kswapd内核线程 · LRU链表（active/inact…
内存回收页面置换
19
页面换出与swap机制
讲解swap分区的使用 · swap_entry_t结构 · 以及页面换入换出的完整流程
swap页面换出
20
内存压缩与zswap/zram
介绍zswap压缩缓存与zram压缩…
zswap/zram内存压缩
21
KSM与内存去重技术
分析KSM（Kernel Same-… · 合并与写保护机制
KSM内存去重技术
22
HugePage与透明大页THP
对比传统大页与透明大页 · 讲解THP的分配 · 合并与碎片整理
HugePageTHP
23
内存cgroup与资源隔离
讲解memory cgroup的层次… · limit_in_bytes控制以及…
cgroup内存
24
OOM Killer与内存过载处理
分析oom killer的评分机制（… · 选择策略以及调用路径
OOMKiller
25
内存热插拔与NUMA架构
讲解内存热插拔的流程 · NUMA节点结构以及内存分配策略（如…
NUMA内存热插拔
26
内存调试与性能分析工具
介绍slabtop · vmstat · /proc/meminfo
内存调试性能分析工具
27
eBPF与内存追踪
使用eBPF技术动态追踪内存分配 · 缺页事件与内存泄漏
eBPF内存追踪
28
内存安全与防护机制
分析Stack Canary · ASLR · KASLR
内存安全防护机制
29
实战
编写内核模块监控进程内存 · 遍历目标进程的mm_struct和V…
编写内核模块监控…mm
30
课程总结与进阶路线
回顾全栈知识体系 · 推荐后续学习资源（如《深入理解Lin… · LWN文章
课程总结进阶路线