在 Linux 里，用户进程可以使用 malloc/mmap 分配虚拟内存，通常情况下虚拟内存最终映射到 4KiB 的物理内存上. 用户进程的虚拟内存除了可以映射 4KiB 的物理内存，其也可以映射更大粒度的物理大页，映射大页的好处简单来说就是节省页表内存开销和减少 TLB Entry 占用，从而降低内存峰值带来的性能损耗。目前 Linux 支持用户空间虚拟内存映射 2MiB/1Gig 物理大页的方法有:
- 透明大页方案: 可以自动、无需修改应用程序代码的情况下，将零散的 4KiB 物理页映射迁移合并成 2MiB 物理页映射, 减少 TLB 缺失从而提供应用程序和系统的整体性能.
- PMDMAPPED PFNMAP 方案: 在驱动模块的支持下，应用程序将虚拟内存直接映射到 2MiB 的系统预留物理内存上，优点是应用自我内存管理，减少 TLB 缺失.
- HUGETLB 方案: 系统提供的大页池化机制，应用程序可以从大页池子中获得 2MiB/1Gig 物理页，然后将进程虚拟内存映射到 HugeTLB 大页上，核心优点就是减少 TLB 缺失.
- 共享大页内存方案: 多个进程在使用共享内存时，可以采用共享内存大页，这样有利于减少 TLB 缺失和内存消耗.
- HUGE-DAX 方案: 在支持 PMEM 的系统里，用户进程可以将虚拟内存直接映射到 2MiB 区域的 PMEM 内存上，同样可以减少 TLB 缺失.
虽然系统支持多种应用程序虚拟内存映射 2MiB 物理内存的方案，有的是针对特定场景，而有的是需要过多的前置条件，但对于 HugeTLB 机制来说，其具有普适性，可以应用到很多场景，并且可以做到对应用程序透明. HugeTLB 机制将物理大页维持在内存池内，内存池和系统管理的物理内存是相互独立的，也就是说 HugeTLB 机制可以控制的内存池子的伸缩，另外系统在通用内存的分配和回收时，内存池子的内存不受影响。HugeTLB 机制默认建立两个公共的大页内存池子，其也支持基于 Hugetlbfs 文件系统建立 N 个私有的大页内存池子，最后应用程序可以从指定的大页池子中分配映射 2MiB/1Gig 的物理大页.
HugeTLB 大页池子使用 STRUCT hstate 数据结构进行维护，其成员记录了某种粒度 HugeTLB 大页的使用情况，并维护了两类链表，其中一个链表维护了已经分配出去的 HugeTLB 大页，另外一类链表是为每个 NUMA NODE 维护的没有使用的 HugeTLB 大页。HugeTLB 大页存在多种状态，分别是: 空闲状态(HugePages_Free)、预留状态(HugePages_Rsvd) 、超发状态(HugePages_Surp) 以及激活状态(Active).
