Ryotta's Linux MM

Ryotta's Linux MM 75개 문서 · 145개 이미지

리눅스 커널 메모리 관리 서브시스템을 소스 코드 기반으로 분석한 한국어 기술 문서 저장소입니다.

카테고리 맵

🔧핵심 (Core) ♻️회수 & 가상 메모리 🚀고급 기능 🔍특수 & 디버깅 📡메모리 관리 API ⚙️메모리 시스템 🖥️특수 할당 & 가상화 🏗️아키텍처 비교 💡실전 & 심화

1. 핵심 (Core)

🔧 핵심 (Core)

메모리 관리 개요

Memory Management Overview — Node/Zone/Page, 페이지 테이블, 가상 메모리 맵

🔧 핵심 (Core)

Buddy Allocator

Buddy Allocator — 2^n 페이지 블록 할당/해제, GFP 플래그

🔧 핵심 (Core)

SLUB 할당자

SLUB Allocator — 커널 오브젝트 캐싱, kmem_cache

🔧 핵심 (Core)

VMA / mmap

Virtual Memory Area — 가상 주소 공간, 페이지 폴트, COW

🔧 핵심 (Core)

Memblock 할당자

부팅 초기 물리 메모리 관리 — E820/DT → memblock → Buddy

2. 회수 & 가상 메모리

♻️ 회수 & 가상 메모리

페이지 회수 (vmscan)

Page Reclaim — kswapd, LRU/MGLRU, shrinker, direct reclaim

♻️ 회수 & 가상 메모리

vmalloc

가상 연속 메모리 할당 — vmap_area, ioremap

♻️ 회수 & 가상 메모리

Swap / zswap

스와핑과 압축 스왑 캐시 — swap out/in, zpool

♻️ 회수 & 가상 메모리

OOM Killer

Out-Of-Memory Killer — oom_badness, OOM Reaper, overcommit

♻️ 회수 & 가상 메모리

Userfaultfd

유저 모드 페이지 폴트 처리 — CRIU, KVM post-copy

3. 고급 기능

🚀 고급 기능

Huge Pages / THP

Transparent Huge Pages — hugetlbfs, khugepaged, split

🚀 고급 기능

메모리 Compaction

외부 단편화 해소 — Two-Scanner, kcompactd

🚀 고급 기능

Folio / Page Cache

struct page → folio 전환, 페이지 캐시, readahead

🚀 고급 기능

NUMA

Non-Uniform Memory Access — pg_data_t, zonelist, CXL 티어링

🚀 고급 기능

Memory Cgroup

cgroup v2 메모리 컨트롤러 — charge/uncharge, memcg OOM, PSI

🚀 고급 기능

메모리 정책

MPOL_BIND/INTERLEAVE/PREFERRED — mbind(), set_mempolicy()

🚀 고급 기능

tmpfs / shmem

공유 메모리 파일시스템 — /dev/shm, POSIX/SysV IPC, DRM GEM

🚀 고급 기능

zsmalloc

zswap/zram 하부 페이지 할당기 — migrated page, compaction

🚀 고급 기능

folio 관련 변경사항

Linux 6.x~7.0 folio 전환, FOLIO_MATCH 검증, folio_queue

🚀 고급 기능

MGLRU 개선사항

Multi-Gen LRU — 세대 기반 페이지 회수, Bloom 필터, memcg 연동

4. 특수 & 디버깅

🔍 특수 & 디버깅

CMA

Contiguous Memory Allocator — 연속 물리 메모리, DMA

🔍 특수 & 디버깅

KSM

Kernel Same-page Merging — stable/unstable tree, COW 병합

🔍 특수 & 디버깅

페이지 Migration

페이지 이동 — 메모리 hotplug, NUMA 밸런싱, CMA

🔍 특수 & 디버깅

DAMON

Data Access MONitor — DAMOS 자동 회수/프로모션

🔍 특수 & 디버깅

메모리 Hotplug

메모리 온라인/오프라인 — memmap_on_memory, CXL

🔍 특수 & 디버깅

HMM

Heterogeneous Memory Management — GPU/accelerator SVM

🔍 특수 & 디버깅

메모리 티어링

CXL/PMEM/DRAM 브랜드의 NUMA 티어 관리

🔍 특수 & 디버깅

메모리 Sealing

메모리 밀봉 (kernel 7.0 신규) — mseal() 시스템 콜

🔍 특수 & 디버깅

Secret Memory

보안 민감 메모리 — swap out 방지, memfd_secret()

🔍 특수 & 디버깅

메모리 디버그 도구

KASAN/KFENCE/kmemleak/page_owner — 메모리 검증 도구

🔍 특수 & 디버깅

HWPoison

하드웨어 오류 주입과 memory_failure 처리 흐름

🔍 특수 & 디버깅

CMA 디버깅

CMA DebugFS 인터페이스 — 런타임 상태 관찰, 수동 할당/해제 테스트, 비트맵 덤프

5. 메모리 관리 API

📡 메모리 관리 API

Reverse Mapping

물리 페이지 → 가상 주소 역방향 매핑 — 페이지 회수, KSM, 마이그레이션 핵심

📡 메모리 관리 API

mlock / munlock

메모리 고정 — mlock/mlockall, 실시간 시스템, unevictable LRU

📡 메모리 관리 API

madvise

메모리 힌트 — MADV_DONTNEED, MADV_SEQUENTIAL, MADV_RANDOM 등

📡 메모리 관리 API

mprotect

메모리 보호 변경 — PROT_READ/WRITE/EXEC, VMA 분할/병합

📡 메모리 관리 API

mremap

메모리 리매핑 — 가상 주소 이동, MADV_DONTFORK

📡 메모리 관리 API

Readahead

파일 선행 읽기 — posix_fadvise, Readahead 알고리즘, 페이지 캐시 워밍

📡 메모리 관리 API

Workingset

Workingset 탐지 — refault distance, 페이지 회수 의사 결정

📡 메모리 관리 API

GUP (Get User Pages)

pin_user_pages — DMA-BUF, RDMA, FOLL 플래그, 사용자 페이지 고정

6. 메모리 시스템

⚙️ 메모리 시스템

memfd

메모리 파일 디스크립터 — memfd_create, IPC 공유, file sealing

⚙️ 메모리 시스템

Shrinker

슬래브/dcache/icache 회수 인터페이스 — 메모리 압박 대응

⚙️ 메모리 시스템

Page Table Walk

페이지 테이블 순회 API — pagewalk 프레임워크, rmap에서 활용

⚙️ 메모리 시스템

vmpressure

메모리 압력 알림 — PSI 통합, 컨테이너 메모리 관리

⚙️ 메모리 시스템

List LRU

LRU 리스트 관리 — dentry/inode 캐시 회수, slab shrinker 연동

⚙️ 메모리 시스템

Page Owner

페이지 할당 추적 — 메모리 누수 진단, 할당 정보 기록

⚙️ 메모리 시스템

Per-CPU 메모리

Per-CPU 메모리 할당 — percpu-vm, percpu-km, 캐시 라인 최적화

⚙️ 메모리 시스템

Mempool

메모리 풀 예약 — OOM 방지, I/O 경로에서 안전한 할당

⚙️ 메모리 시스템

VM 통계

가상 메모리 통계 — per-CPU 카운터, /proc/vmstat, 드리프트 관리

7. 특수 할당 & 가상화

🖥️ 특수 할당 & 가상화

HugeTLB

HugeTLB 할당/관리 — THP와 별도의 거대 페이지, resv_huge_pages

🖥️ 특수 할당 & 가상화

DMA Pool

DMA 버퍼 풀 할당 — 디바이스 드라이버 DMA 메모리 관리

🖥️ 특수 할당 & 가상화

Virtio Balloon

가상머신 메모리 오버커밋 — virtio-balloon 드라이버

🖥️ 특수 할당 & 가상화

Free Page Reporting

가상화 환경 빈 페이지 알림 — 히퍼바이저에 free page 보고

🖥️ 특수 할당 & 가상화

process_vm_readv/writev

프로세스 간 메모리 직접 접근 — CRIU, 디버거 활용

8. 아키텍처 비교

🏗️ 아키텍처 비교

ARM64 vs x86_64 메모리 관리 차이점

아키텍처별 메모리 관리 차이 — 페이지 테이블, TLB, 배리어, Huge Page, DMA, NUMA

🏗️ 아키텍처 비교

Linux 6.x → 7.0 변경점 요약

Linux 6.x에서 7.0으로의 메모리 관리 주요 변경사항 요약

🏗️ 아키텍처 비교

MMU 없는 시스템

NOMMU 메모리 관리 — vm_region, 전역 region 트리, MMU 미지원 시스템

9. 실전 & 심화

💡 실전 & 심화

BPF 메모리 제어

BPF 프로그램/맵 memcg 계정, kfunc 통계 읽기

💡 실전 & 심화

컨테이너 메모리 관리 실전

Docker/Kubernetes 메모리 설정, cgroup v2 활용

💡 실전 & 심화

메모리 누수 추적 실습

kmemleak/page_owner/KASAN 누수 추적

💡 실전 & 심화

mTHP (multi-size THP)

다중 크기 투명 거대 페이지, order별 할당

💡 실전 & 심화

virtio-mem 가상화

가상머신 메모리 핫플러그, SBM/BBM 모드

💡 실전 & 심화

MMU 알림

MMU 알림 등록/해제, interval notifier, 가상화 연동

💡 실전 & 심화

실행 메모리

실행 메모리 할당, ROX 캐시, W^X 보호

💡 실전 & 심화

페이지 테이블 검증

페이지 테이블 무결성 검사 — 이중 쓰기 매핑, 잘못된 공유 탐지

💡 실전 & 심화

백엔드 디바이스

dirty/writeback 인프라 — backing_dev_info, bdi_writeback

💡 실전 & 심화

유휴 페이지

유휴 페이지 추적 — /sys/kernel/mm/page_idle/bitmap, DAMON 연동

💡 실전 & 심화

MMU Gather

TLB 플러시 배치 최적화 — mmu_gather, 인코딩 페이지, RCU 테이블 해제

💡 실전 & 심화

KMSAN (메모리 안전 검증)

커널 메모리 안전 검증 — 초기화되지 않은 메모리 읽기 탐지, 기원 추적

💡 실전 & 심화

사용자 공간 복사

커널-사용자 메모리 복사 하드닝 — 스택/히프/텍스트 영역 검증, 보안 취약점 차단

💡 실전 & 심화

페이지 테이블 일반

아키텍처 독립 페이지 테이블 조작 — PTE 매핑/잠금, THP 처리, 비동기 해제

10. 내부 & 초기화 & 도구

내부 & 초기화 & 도구

메모리 관리 내부

MM 내부 헤더 — GFP 마스크, 할당 플래그, PTE 배치, 내부 구조체/함수 선언

내부 & 초기화 & 도구

MM 초기화

커널 부팅 메모리 관리 초기화 — zone/node 설정, memmap 초기화, deferred init

내부 & 초기화 & 도구

메모리 정보 표시

메모리 상태 출력 유틸리티 — /proc/meminfo, dmesg, panic 시 메모리 정보 표시