Chapter 7 – Memory Management Basics

Core idea

Memory is a limited, fast resource that the OS must allocate, track, protect, and reclaim.

Key concepts

• RAM
  • Fast, volatile
  • Stores active processes and data
• Registers & caches
  • Faster than RAM
  • Hide RAM latency
• OS responsibilities:
  • Allocate memory to processes
  • Prevent one process from accessing another’s memory
  • Reclaim memory when processes exit

Exam angles

• Why memory is harder than CPU scheduling
• Why isolation is critical

Memória de Processos no Linux

🔸 Data Section

• Armazena variáveis globais e estáticas inicializadas.
• Alocada na inicialização do processo, com tamanho fixo.

🔸 Alocação de Memória para um Processo

• Inclui seções: Text (código), Data, BSS (não inicializados), Heap, Stack.
• Heap e Stack crescem dinamicamente.
• O sistema operacional define limites (via ulimit, /etc/security/limits.conf, etc.).

🔸 Heap

• Usado para alocação dinâmica de memória (malloc, new).
• Cresce para cima na memória.
• Gerenciado via brk() ou mmap().
• Problemas comuns: memory leak, double free, use-after-free, buffer overflow, heap corruption.

🔸 5 Problemas Mais Comuns com Heap

1. Memory Leak – Memória não liberada.
2. Double Free – Liberação dupla da mesma área.
3. Use-After-Free – Acesso após free.
4. Buffer Overflow – Escrita além do espaço alocado.
5. Heap Corruption – Corrupção da estrutura interna do heap.

🔸 Como Ver Uso de Memória de um Processo

• cat /proc/<pid>/status → mostra VmSize, VmRSS, VmData, VmStk, etc.
• cat /proc/<pid>/maps → mostra regiões mapeadas (heap, stack, .so).
• pmap -x <pid> → mapa com tamanhos.
• ulimit -a → mostra limites configurados.

🔸 Campos Comuns em /proc/<pid>/status

• VmSize → memória virtual total.
• VmRSS → memória física usada.
• VmData → área de heap.
• VmStk → pilha.
• VmExe → código executável.
• VmLib → bibliotecas compartilhadas.
• VmPeak → pico de uso virtual.

🔸 Arquivos .so em /proc/<pid>/maps

• São bibliotecas compartilhadas mapeadas na memória do processo.
• São carregadas via mmap() e usadas sob demanda (lazy loading).
• Apenas páginas acessadas vão para a RAM — o resto continua no disco.
• Compartilhadas entre processos para economizar memória.