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Linux内核内存管理页表分配与回收性能调优

共计 30 章节
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01
课程导论
页表在内核内存管理中的核心地位 · 性能瓶颈分析 · 以及本课程的学习目标与前置知识
课程导论页表
02
硬件基础
x86-64与ARM64架构下的多级… · TLB与页表缓存机制
硬件基础x86-64
03
内核页表数据结构
struct page · pgd_t · pud_t
内核页表数据结构struct
04
页表分配器初始化
memblock与bootmem阶段…
页表分配器初始化memblock
05
伙伴系统与页表页
页表页作为特殊内存类型 · 如何从伙伴系统分配与释放
伙伴系统页表页
06
slab/slub分配器
用于分配页表描述符（如pgd · pmd）的专用缓存机制
slab/slub分配器
07
进程页表创建
fork()时如何复制父进程页表 · 写时复制（COW）对页表的影响
进程页表创建fork
08
缺页异常处理
do_page_fault路径中页表…
缺页异常处理do
09
大页与透明大页
HugeTLB与THP的页表结构差异 · 分配与回收策略
大页透明大页
10
页表回收触发条件
内存压力 · kswapd与direct recl…
页表回收触发条件内存压力
11
页表回收核心函数
free_pgd_range · free_pmd_range · free_pte_range 的源码…
页表回收核心函数free
12
反向映射与页表回收
RMAP如何帮助定位哪些页表项需要被…
反向映射页表回收
13
页表缓存（TLB）刷新
flush_tlb_mm · flush_tlb_page 等操作…
TLB页表缓存
14
多核并发与页表锁
page_table_lock · mmap_lock 在页表操作中的竞…
多核并发页表锁
15
RCU与页表释放
使用RCU机制延迟页表页的释放 · 减少TLB击穿
RCU页表释放
16
页表碎片化问题
页表页内部碎片与外部碎片的成因与检测…
页表碎片化问题页表页内部碎片
17
页表压缩技术
KSM（内核同页合并）与页表去重对内…
页表压缩技术KSM
18
per-CPU页表缓存
为每个CPU缓存部分页表页 · 减少全局锁竞争
per-CPU页表缓存
19
页表预分配策略
在特定场景下（如实时系统）预分配页表…
页表预分配策略特定场景下
20
性能监控工具
使用perf · ftrace · /proc/meminfo 监控页表…
性能监控工具perf
21
内核参数调优
vm.max_map_count · vm.nr_hugepages 等参…
内核参数调优vm.max
22
NUMA架构下的页表分配
在NUMA系统中优化页表页的本地分配…
NUMA架构下的页表分配
23
容器场景下的页表挑战
cgroup内存限制导致频繁页表回收…
容器场景下的页表…cgroup
24
页表错误注入与调试
使用Kprobe · eBPF 动态追踪页表分配与释放路径
页表错误注入调试
25
内核页表隔离（KPTI）
KPTI对页表分配与TLB性能的权衡
KPTI内核页表隔离
26
页表回收的延迟敏感度
在延迟敏感型应用（如数据库）中如何避…
页表回收的延迟敏…延迟敏感型应用
27
用户态页表操作
mmap · munmap · mprotect 对内核页表分配与回…
用户态页表操作mmap
28
页表分配失败处理
当内存不足时 · 内核如何优雅处理页表分配失败
页表分配失败处理当内存不足时
29
未来演进
Folio · 影子页表 · IOMMU页表与内核页表的协同优化趋…
未来演进Folio
30
综合实战
通过一个模拟内存压力场景 · 综合运用所学知识进行页表分配与回收性…
综合实战通过一个模拟内存…