İşletim Sistemleri Geliştirme: Linux Kernel'inde Bellek Yönetimi

Linux çekirdeği, yüksek performanslı ve verimli bir işletim sistemi çekirdeğidir. Bellek yönetimi, çekirdeğin en kritik yönlerinden biridir ve Linux'un başarısının anahtarı olmuştur. Bu makale, Linux çekirdeğindeki bellek yönetimi sistemine genel bir bakış sağlayacaktır.

Linux'ta bellek yönetimi, sanal adres alanları kullanarak gerçekleştirilir. Her işlem, kendi sanal adres alanına sahiptir ve fiziksel belleğe erişmek için bu alanı kullanır. Çekirdek, sanal adresleri fiziksel adreslere dönüştüren bir bellek yönetim birimine (MMU) sahiptir. Bu, işlemlerin çekirdeğin izni olmadan birbirinin belleğine erişmesini engelleyerek bellek koruması sağlar.

Linux çekirdeği, fiziksel belleği bellek sayfaları adı verilen sabit büyüklükteki parçalara böler. Sayfalar genellikle 4 kB boyutundadır. Sanal adresler de sayfalar halinde hizalanmıştır. Çekirdek, bellek sayfalarını izlemek için sayfalama tabloları kullanır. Sayfalama tabloları, sanal adreslerin sayfa numaralarına dönüştürülmesini sağlar.

Çekirdek, talep üzerine sayfa değişimi adı verilen bir mekanizma kullanarak bellek talebini karşılar. Bir işlem sanal adresindeki sayfaya erişmeye çalıştığında sayfa fiziksel bellekte bulunmuyorsa, çekirdek sayfayı diskten yükler. Sayfa değişimi, gerektiğinde bellek tahsis ederek fiziksel bellek kullanımını optimize etmek için kullanılır.

Linux çekirdeği, ayrıca bellek havuzları ve slab tahsisi gibi gelişmiş bellek yönetim tekniklerini destekler. Bellek havuzları, sık kullanılan nesneler için önceden tahsis edilmiş bellek alanlarıdır. Slab tahsisi, benzer boyutta nesneleri tahsis etmek için kullanılan özel bir tahsis algoritmasıdır.

Sonuç olarak, Linux çekirdeğindeki bellek yönetimi sistemi, yüksek performans, güvenlik ve verimlilik sağlayan karmaşık ve verimli bir sistemdir. Sanal adres alanları, bellek koruması ve talep üzerine sayfa değişimi gibi teknikler, Linux'u sunuculardan masaüstü bilgisayarlara kadar çok çeşitli sistemler için uygun bir işletim sistemi haline getirmiştir.