众所周知，伙伴系统是Linux记忆管理的核心。事实上 当Linux第一次出现时记忆管理已在进行中。事实并非如此 管理界的朋友在内核中，用于控制物理内存的分布器包括:
实时物理内存管理
不连续vmallalloc 分配器的物理内存管理
微小物理内存管理板板分配器
特殊物理内存管理kmapper
推进阶段块初始化的物理内存管理
在该系统启动阶段,将使用一个靴子经销商和一个混凝土经销商。该撒布器打算在启动阶段使用。一个靴子经销商负责节点节点节点上的所有记忆。努马建筑中的若干节点有一个以上的靴子。为了保存,它们与数据列表链表相连。合作伙伴系统的启动是 将Bootmem维护的所有物理页面框 发布到合作伙伴系统中。本章的主要重点是分析。在整个过程中 如何让靴子成为你的好友
一,从梅姆尼特开始
void __init mem_init(void)
{
#ifdef CONFIG_HAVE_TCM
/* These pointers are filled in on TCM detection */
extern u32 dtcm_end;
extern u32 itcm_end;
#endif
set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map); --------------(1)
/* this will put all unused low memory onto the freelists */
free_unused_memmap(); --------------(2)
free_all_bootmem(); --------------(3)
#ifdef CONFIG_SA1111
/* now that our DMA memory is actually so designated, we can free it */
free_reserved_area(__va(PHYS_OFFSET), swapper_pg_dir, -1, NULL);
#endif
free_highpages(); --------------(4)
mem_init_print_info(NULL); --------------(5)
#define MLK(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 10
#define MLM(b, t) b, t, ((t) - (b)) >> 20
#define MLK_ROUNDUP(b, t) b, t, DIV_ROUND_UP(((t) - (b)), SZ_1K)
pr_notice("Virtual kernel memory layout:n"
" vector : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld kB)n"
#ifdef CONFIG_HAVE_TCM
" DTCM : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld kB)n"
" ITCM : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld kB)n"
#endif
" fixmap : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld kB)n"
" vmalloc : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld MB)n"
" lowmem : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld MB)n"
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
" pkmap : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld MB)n"
#endif
#ifdef CONFIG_MODULES
" modules : 0x%08lx - 0x%08lx (%4ld MB)n"
#endif
" .text : 0x%p" " - 0x%p" " (%4td kB)n"
" .init : 0x%p" " - 0x%p" " (%4td kB)n"
" .data : 0x%p" " - 0x%p" " (%4td kB)n"
" .bss : 0x%p" " - 0x%p" " (%4td kB)n",
MLK(UL(CONFIG_VECTORS_BASE), UL(CONFIG_VECTORS_BASE) +
(PAGE_SIZE)),
#ifdef CONFIG_HAVE_TCM
MLK(DTCM_OFFSET, (unsigned long) dtcm_end),
MLK(ITCM_OFFSET, (unsigned long) itcm_end),
#endif
MLK(FIXADDR_START, FIXADDR_END),
MLM(VMALLOC_START, VMALLOC_END),
MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory),
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
MLM(PKMAP_BASE, (PKMAP_BASE) + (LAST_PKMAP) *
(PAGE_SIZE)),
#endif
#ifdef CONFIG_MODULES
MLM(MODULES_VADDR, MODULES_END),
#endif
MLK_ROUNDUP(_text, _etext),
MLK_ROUNDUP(__init_begin, __init_end),
MLK_ROUNDUP(_sdata, _edata),
MLK_ROUNDUP(__bss_start, __bss_stop));
#undef MLK
#undef MLM
#undef MLK_ROUNDUP
/*
* Check boundaries twice: Some fundamental inconsistencies can
* be detected at build time already.
*/
#ifdef CONFIG_MMU
BUILD_BUG_ON(TASK_SIZE > MODULES_VADDR);
BUG_ON(TASK_SIZE > MODULES_VADDR);
#endif
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
BUILD_BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE > PAGE_OFFSET);
BUG_ON(PKMAP_BASE + LAST_PKMAP * PAGE_SIZE > PAGE_OFFSET);
#endif
if (PAGE_SIZE >= 16384 && get_num_physpages() <= 128) {
extern int sysctl_overcommit_memory;
/*
* On a machine this small we won't get
* anywhere without overcommit, so turn
* it on by default.
*/
sysctl_overcommit_memory = OVERCOMMIT_ALWAYS;
}
}
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函数设置_max_mapnr () 用于确定最大值_mapnr, 这实际上指物理内存大小 。
在页面管理像素图中, Free_unused_memmap 登记任何物理上不存在“无关”的页面(洞) 。
Free_all_bootmem 函数释放页面管理像素图, 允许伙伴系统管理空白页面 。
Free_highpage为伙伴系统提供了高端内存位置,以便管理空白页面。
Mem_init_print_info () 输出出多个内核图像段, 主要是完整内核空间的虚拟地图, 并在我们目前使用的开发委员会上提供以下打印信息 :
2. 空闲内存释放
函数 Free_unused_memmap () 和 free_all_bootm () 向伙伴系统释放自由内存, 从而释放阻塞自由内存和启动内存 。
static void __init free_unused_memmap(void)
{
unsigned long start, prev_end = 0;
struct memblock_region *reg;
/*
* This relies on each bank being in address order.
* The banks are sorted previously in bootmem_init().
*/
for_each_memblock(memory, reg) {
start = memblock_region_memory_base_pfn(reg);
#ifdef CONFIG_SPARSEMEM
start = min(start,
ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
#else
start = round_down(start, MAX_ORDER_NR_PAGES);
#endif
if (prev_end && prev_end < start)
free_memmap(prev_end, start);
prev_end = ALIGN(memblock_region_memory_end_pfn(reg),
MAX_ORDER_NR_PAGES);
}
#ifdef CONFIG_SPARSEMEM
if (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))
free_memmap(prev_end,
ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));
#endif
}
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这都是为了获得Memblock的记忆对于IMX开发板，值为 0x800 。获取合适的 0x800 启动 。因此,我不符合免费地图的要求。之后,前置V_end值为 0x100。开发委员会只有一个记忆。因此,Memblock没有相应的自由记忆释放。从记忆节点的开始到结束, 系统会指派 mem_ map 。这一解决空间可能存在差距。此空地址指已解开的页面数据结构 。如下图所示
让我们看看Bootm的释放情况。
typedef struct bootmem_data {
unsigned long node_min_pfn;
unsigned long node_low_pfn;
void *node_bootmem_map;
unsigned long last_end_off;
unsigned long hint_idx;
struct list_head list;
} bootmem_data_t;
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结构的成员 含义
NOde_min_ pfn NOde_ min_ pfn NOde_ min_ pfn
NOde_ low_pfn
位图内存由节点_bootmem_map 引用 。Zone_HIGHMEM前所有节点中的页面在此有一个单个条目 。当您需要分配内存时,要扫描一个空页面框。空闲的内存也将占用座位。然而,空白的内存应标为指定符号。
最后_ 结束_ 结束
hint_idx
结构表 bdata_ list 的链条列表
节点- bootmem_ map的位图是导火线经销商的核心。这些节点的每一页当需要分配时，我要扫描这个位图 然后再扫描一遍在那之后,你将得到一个实际的页面框,以供分发。它通常从一开始就向后分布。合作伙伴系统的启动将基于这个位图。这是我第一次把像素图页面 归还给合作伙伴系统在启动过程中,已经分配的网页将不再放回伙伴系统。然而,在行动期间,可以释放伙伴系统。关于混凝土支持的内核,内核设置为CONFIG_NO_BOOMTMEM,在mm/nobootmem.com.c/中实施。具体实现如下：
unsigned long __init free_all_bootmem(void)
{
unsigned long pages;
reset_all_zones_managed_pages(); ---------------(1)
pages = free_low_memory_core_early(); ---------------(2)
totalram_pages += pages;
return pages;
}
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将所有节点的管理页面属性设置为 0。在启动时,此函数只被调用一次。
将所有页面框从 bdata 启动存储区块释放到页面框经销商, 计算所有存储页数据, 存储在总计 ram_ pages 中, 并返回通过所有启动存储区块释放的需要释放的页面总数 。
继续调查免费的_low_morary_core_EARLY;主要成绩如下:
static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
{
unsigned long count = 0;
phys_addr_t start, end;
u64 i;
memblock_clear_hotplug(0, -1);
for_each_reserved_mem_region(i, &start, &end)
reserve_bootmem_region(start, end);
/*
* We need to use NUMA_NO_NODE instead of NODE_DATA(0)->node_id
* because in some case like Node0 doesn't have RAM installed
* low ram will be on Node1
*/
for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,
NULL)
count += __free_memory_core(start, end);
return count;
}
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保存类型区域,页面属性为每个区域保留,对于Imx,这个保留区域是
[root@qemu_imx6ul:~]# cat /sys/kernel/debug/memblock/reserved
0: 0x0000000080003000..0x0000000080007fff
1: 0x0000000080200000..0x00000000810e8eeb
2: 0x0000000088000000..0x0000000088014303
3: 0x000000008bad3000..0x000000008bb40fff
4: 0x000000008bb413c0..0x000000008bb433bf
5: 0x000000008bb433f4..0x000000008bffefff
6: 0x000000008bfff740..0x000000008bfff77b
7: 0x000000008bfff780..0x000000008bfff7bb
8: 0x000000008bfff7c0..0x000000008bfff837
9: 0x000000008bfff840..0x000000008bfff843
10: 0x000000008bfff880..0x000000008bfff883
11: 0x000000008bfff8c0..0x000000008bfff8c3
12: 0x000000008bfff900..0x000000008bfff903
13: 0x000000008bfff940..0x000000008bfff9a1
14: 0x000000008bfff9c0..0x000000008bfffa21
15: 0x000000008bfffa40..0x000000008bfffaa1
16: 0x000000008bfffaac..0x000000008bfffac6
17: 0x000000008bfffac8..0x000000008bfffae2
18: 0x000000008bfffae4..0x000000008bfffb5e
19: 0x000000008bfffb60..0x000000008bfffb7a
20: 0x000000008bfffb7c..0x000000008bfffb96
21: 0x000000008bfffb98..0x000000008bfffbb2
22: 0x000000008bfffbb4..0x000000008bfffbce
23: 0x000000008bfffbd0..0x000000008bfffbea
24: 0x000000008bfffbec..0x000000008bfffc06
25: 0x000000008bfffc08..0x000000008bfffc22
26: 0x000000008bfffc24..0x000000008bfffccc
27: 0x000000008bfffcd0..0x000000008bfffce8
28: 0x000000008bfffcec..0x000000008bfffd04
29: 0x000000008bfffd08..0x000000008bfffd20
30: 0x000000008bfffd24..0x000000008bfffd3c
31: 0x000000008bfffd40..0x000000008bfffd5c
32: 0x000000008bfffd60..0x000000008bfffd7c
33: 0x000000008bfffd80..0x000000008bfffdc7
34: 0x000000008bfffdd8..0x000000009fffffff
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整个中间区 。 记忆, 但不在中间区 。 保留区 。 然后删除保留页属性 。
下面是如何缩小页面的注意力 以完成预设的设置。其代码如下，主要是清空各页的page->flags的PG_reserved位，保留部分的页面标签是 PG_reserved 。并加入到page->lru链表中。
void __meminit reserve_bootmem_region(phys_addr_t start, phys_addr_t end)
{
unsigned long start_pfn = PFN_DOWN(start);
unsigned long end_pfn = PFN_UP(end);
for (; start_pfn < end_pfn; start_pfn++) {
if (pfn_valid(start_pfn)) {
struct page *page = pfn_to_page(start_pfn);
init_reserved_page(start_pfn);
/* Avoid false-positive PageTail() */
INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
SetPageReserved(page);
}
}
}
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让我们来看看- free_ memory_ core points, 大部分都是在混凝土上。 memory, 但不在混凝土上。 保留区中的区域, 对于 Ix 开发委员会, 信息如下:
0: 0x0000000080000000 .. 0x0000000080003000
1: 0x0000000080008000 .. 0x0000000080200000
2: 0x00000000810e9000 .. 0x0000000080200000
3: 0x0000000088015000 .. 0x000000008bad3000
4：0x000000008bb41000 .. 0x000000008bb41000
5: 0x000000008bfff000 .. 0x000000008bfff000
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static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,
phys_addr_t end)
{
unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);
unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,
PFN_DOWN(end), max_low_pfn);
if (start_pfn > end_pfn)
return 0;
__free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);
return end_pfn - start_pfn;
}
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核心的__free_pages_memory函数，该函数以顺序为单位释放页，清空各页的PG_reserved位，设置pgae->count为0后，然后调用__free_pages，代码实现为
void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
{
if (put_page_testzero(page)) {
if (order == 0)
free_hot_cold_page(page, false);
else
__free_pages_ok(page, order);
}
}
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首先检查页次数page->_refcount减1后的值是否为0
零时,请拨Free_hot_cold_page或呼_free_pages_ok以连续单元发布页面。
程序更为复杂,包括伙伴系统的若干算法,留下一个问题有待回答,然后进行深入审查。
3. 高端内存释放
static void __init free_highpages(void)
{
#ifdef CONFIG_HIGHMEM
unsigned long max_low = max_low_pfn;
struct memblock_region *mem, *res;
/* set highmem page free */
for_each_memblock(memory, mem) {
unsigned long start = memblock_region_memory_base_pfn(mem);
unsigned long end = memblock_region_memory_end_pfn(mem);
/* Ignore complete lowmem entries */
if (end <= max_low)
continue;
if (memblock_is_nomap(mem))
continue;
/* Truncate partial highmem entries */
if (start < max_low)
start = max_low;
/* Find and exclude any reserved regions */
for_each_memblock(reserved, res) {
unsigned long res_start, res_end;
res_start = memblock_region_reserved_base_pfn(res);
res_end = memblock_region_reserved_end_pfn(res);
if (res_end < start)
continue;
if (res_start < start)
res_start = start;
if (res_start > end)
res_start = end;
if (res_end > end)
res_end = end;
if (res_start != start)
free_area_high(start, res_start);
start = res_end;
if (start == end)
break;
}
/* And now free anything which remains */
if (start < end)
free_area_high(start, end);
}
#endif
}
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存在高端内存时，代码寻找高端内存的开始和结束框架。下一步,为了允许伙伴系统管理空白页面,请使用自由区域高函数。内部,自由区域高函数引用自由页面函数。空白页和通用内存位置作为一组放入伙伴系统。
4. 总结
本章的 mem_ init () 函数以内存经销商mmblock 和 Bootmem 结尾 。Bootmem和Memblock的空白页按顺序排列。结构化伙伴系统将为Linux的记忆经销商提供空白页板。