内存交换机制

相对于内存来说, 磁盘的容量是非常大的, 所以Linux内核实现了一个叫 内存交换 的功能 -- 把某些进程的一些暂时用不到的内存页保存到磁盘中, 然后把物理内存页分配给更紧急的用户使用, 当进程用到时再从磁盘读回到内存中即可. 有了 内存交换 功能, 系统可使用的内存就可以远远大于物理内存的容量。

LRU算法《最近最少使用》：==一段时间内没有被使用

      内存交换 过程首先是找到一个合适的用户进程内存管理结构，然后把进程占用的内存页交换到磁盘中，并断开虚拟内存与物理内存的映射，最后释放进程占用的内存页。由于涉及到IO操作，所以这是一个比较耗时的过程。如果被交换出去的内存页刚好又被访问了，这时又需要从磁盘中把内存页的数据交换到内存中。所以，在这种情况下不单不能解决内存紧缺的问题，而且增加了系统的负荷。

          方法：（算法原理）把内存页放进一个队列里, 如果内存页被访问了, 就把内存页移动到链表的头部, 这样没被访问的内存页在一段时间后便会移动到队列的尾部, 而释放内存页时从链表的尾部开始. 著名的缓存服务器 memcached 就是使用这种 LRU算法.

Linux内核维护着三个队列: 活跃队列, 非活跃脏队列和非活跃干净队列：

   Linux希望内存页交换过程慢慢进行, Linux内核有个内核线程 kswapd 会定时检查系统的空闲内存页是否紧缺, 如果系统的空闲内存页紧缺时时, 就会选择一些用户进程把其占用的内存页添加到活跃链表中并断开进程与此内存页的映射关系. 随着时间的推移, 如果内存页没有被访问, 那么就会被移动到非活跃脏链表. 非活跃脏链表中的内存页是需要被交换到磁盘的, 当系统中空闲内存页紧缺时就会从非活跃脏链表的尾部开始把内存页刷新到磁盘中, 然后移动到非活跃干净链表中, 非活跃干净链表中的内存页是可以立刻分配给进程使用的. 

 如果在这个过程中, 内存页又被访问了, 那么Linux内核会把内存页移动到活跃链表中, 并且建立内存映射关系, 这样就不需要从磁盘中读取内存页的内容.