正文
存储管理是操作系统非常重要的功能之一，本文主要介绍操作系统存储管理的基础知识，包括缓存相关知识、连续内存分配、伙伴系统、非连续内存分配、内存碎片等，并结合linux系统对这些知识进行简单的验证。文章内容来自笔者学习清华大学和UCSD的操作系统课程的笔记和总结，以及自己的思考和实践。
分层的存储管理：
CPU（Central Processing Unit）是计算机的核心，其主要工作是解释计算机指令、处理数据。那么这些指令和数据来自哪里呢？和TCP／IP的分层设计思想一样，数据的存储管理也分为以下四层：
寄存器
cache
内存
外存（外设）
四层中，越上层的速度越快，同时造价也更为昂贵，自然空间也更小。寄存器通常只有几十之多几百个字节，主要用来存放固定的指针或者计算的中间结果。cache是一个比较通用的术语，在计算机体系机构中，称之为高速缓冲存储器，直接由硬件来管理，不同的CPU有不同级别的cache内存由操作系统来管理。内存（一般又称为主存）在cache失效的时候访问，速度要比cache慢至少一个数量级，内存管理是操作系统中最复杂的功能之一。外存又称之为虚拟内存，是将外设的一部分空间用来存储未能加载到内存中的数据，当内存缺页（页的概念后面会介绍）的时候就会用到外存，外存的速度与内存比起来与天壤之别，慢个几十万倍都是可能的。
cache：
在计算机系统中，CPU的运行速度与主存（即我们平常所说的内存）的访问速度极不匹配，导致CPU的利用率比较低。为了提高CPU利用率，现代计算机体系结构中广泛采用高速缓冲存储器（Cache）技术。
cache也分为好多级，比如一级缓存（L1 cache）、二级缓存（L2 cache），基本上的CPU都至少有L1 cache与L2 cache，目前稍微好一点的CPU也会有L3 cache，对于性能更好的CPU还会有L4 cache。L1 cache、L2 cache一般都只有几十K个字节，存储指令或者数据，L3cache可以有几百个字节或者几M，L4 cache可以有几十、几百M。同样的，空间大小与速度、价格相关。
局部性原理：
我们看到，cache的容量（特别是效率最高的L1 cache、L2 cache）都非常小，那怎么保证有比较高的命中率呢，如果命中率比较低，每次还得去内存取数据，还要置换cache中的数据，反而得不偿失。幸好，程序的局部性原理保证了cache能有比较高的命中率。什么是局部性原理：程序一般以模块的形式组织，某一模块的程序
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