在介绍HugePages之前，我们先来回顾一下Linux下虚拟内存和物理内存的关系。物理内存：即安装在电脑中的记忆棒。例如安装2GB内存条，则物理内存地址范围为0~2GB。虚拟内存：虚拟内存地址。由于CPU只能使用物理内存地址，所以需要将虚拟内存地址转换为物理内存地址，才能被CPU使用。这个转换过程是由MMU（MemoryManagementUnit，内存管理单元）完成的。在32位操作系统中，虚拟内存空间的大小为0~4GB。我们用图1来描述虚拟内存地址转换为物理内存地址的过程：如图1所示，页表中存放着虚拟内存地址和物理内存地址的映射关系，MMU找到这个映射页表中虚拟内存地址和物理内存地址之间的关系。物理内存地址，然后将物理内存地址提交给CPU，这个过程类似于Hash算法。内存映射基于内存页。通常一个内存页的大小为4KB（如图1所示），因此称为分页机制。1、内存映射我们看一下在64位Linux系统（Intelx64CPU）中虚拟内存地址转换为物理内存地址的过程，如图2所示：从图2可以看出，Linux只使用64位虚拟内存地址的前48位（0~47位），Linux将48位虚拟内存地址分为5部分，如下：PGD索引：39~47位（共9位），在页面全局目录（PGD，PageGlobalDirectory）中指定。PUD索引：30～38位（共9位），指定页上层目录（PUD，PageUpperDirectory）中的索引。PMD索引：21~29位（共9位），指定页中间目录（PMD，PageMiddleDirectory）中的索引。PTE索引：12~20位（共9位），指定在页表（PT，PageTable）中的索引。Offset：0~11bits（共12bits），指定物理内存页中的偏移量。图1中的页表分为4级：页全局目录、页上层目录、页中间目录和页表。目的是减少内存消耗（想想为什么可以减少内存消耗）。注意：页全局目录、页上层目录、页中间目录和页表都占用一个4KB的物理内存页。由于一个64位的内存地址占用8个字节，一个4KB的物理内存页可以容纳512个64位的内存地址。此外，CPU还有一个名为CR3的寄存器，用于保存页全局目录的起始物理内存地址（如图2所示）。因此，将虚拟内存地址转换为物理内存地址的过程如下：从CR3寄存器中获取页全局目录的物理内存地址，然后将虚拟内存地址的39~47位作为索引从页全局目录读取到页上一级目录的物理内存地址。以虚拟内存地址的30~38位为索引，从页的上层目录读取页中层目录的物理内存地址。以虚拟内存地址的21~29位为索引，从页中间目录中读取页表的物理内存地址。以虚拟内存地址的12~20位为索引，从页表中读取物理内存页的物理内存地址。将虚拟内存地址的0到11位作为物理内存页的偏移量，得到最终的物理内存地址。2、HugePages的原理上面介绍了以4KB内存页作为内存映射的单位，但是在某些场景下我们希望使用更大的内存页作为映射单位（比如2MB）。使用更大的内存页作为映射单元有以下优点：减少TLB（TranslationLookasideBuffer）的失效。减少页表的内存消耗。减少PageFault（缺页中断）的次数。Tips：TLB是缓存，TLB缓存虚拟内存地址和它们映射的物理内存地址。MMU先从TLB中查找内存映射关系，如果找到了，就不需要再回头找页表了。否则只能根据虚拟内存地址在页表中查找映射的物理内存地址。因为映射的内存页越大，需要的页表就越小（容易理解）；页表越小，TLB故障越少。这种使用大于4KB的内存页作为内存映射单元的机制称为HugePages。目前，Linux中常用的HugePages大小有2MB和1GB。我们以一个2MB的内存页为例。映射更大的内存页，只需要增加偏移量部分，如图3所示：如图3所示，现在将偏移量部分扩展到21位（页表部分被覆盖，21位可以表示大小范围为0~2MB)，所以页中间目录直接指向映射的物理内存页地址。这样就可以减少页表部分的内存消耗。由于内存映射关系较少，因此TLB未命中数也较少。3.HugePages的使用了解了HugePages的原理之后，我们来介绍一下HugePages的使用方法。HugePages的使用并不像普通的内存申请那么简单，需要借助Hugetlb文件系统来创建。下面将介绍HugetPages的使用步骤：1.挂载Hugetlb文件系统Hugetlb文件系统是专门为HugetPages创建的，我们可以使用如下命令挂载Hugetlb文件系统：$mkdir/mnt/huge$mountnone/mnt/huge-thugetlbfs执行上面的命令后，我们就在/mnt/huge目录下挂载了Hugetlb文件系统。2.声明可用HugePages的个数要使用HugePages，首先要向内核声明可用HugePages的个数。/proc/sys/vm/nr_hugepages文件保存了内核可以使用的HugePages的数量。我们可以使用下面的命令来设置新的可用HugePages的数量：$echo20>/proc/sys/vm/nr_hugepages上面的命令将可用HugePages的数量设置为20（即20个2MB的内存页）。3.编写申请HugePages的代码要使用HugePages，必须使用mmap系统调用将虚拟内存映射到Hugetlb文件系统中的文件，如下：#include
