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synced 2026-08-18 17:17:39 +08:00
memory/buddy: 02-initialization
This commit is contained in:
Cheng Jian
Regular → Executable
+114
-8
@@ -11,10 +11,12 @@
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##1.1 启动阶段的内存初始化
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##1.1 启动阶段的物理内存初始化
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之前我们讲解了系统内存管理初始化的第二阶段(buddy的初始化), 但是我们讲解的很粗糙, 我们仅仅讲解了内存管理的主要流程创建
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之前我们讲解了系统内存管理初始化的时候, 有简单提过第二阶段(buddy的初始化), 但是我们讲解的很粗糙, 我们仅仅讲解了内存管理的主要流程创建
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```cpp
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@@ -44,14 +46,20 @@ start_kernel()
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|---->zone_sizes_init(min, max);
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来初始化节点和管理区的一些数据项
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|---->free_area_init_node
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| 初始化内存节点
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|---->free_area_init
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| 初始系统的所有内存节点(依次遍历各个 MEM NODE)
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|---->free_area_init_core
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| 初始化zone
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---->free_area_init_node(int nid)
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| 初始化当前 nid 的内存节点
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|---->memmap_init
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| 初始化page页面
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|---->free_area_init_core(pgdat);
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初始化当前节点的所有 ZONE(以此遍历各个 ZONE)
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|---->usemap_size
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| 分配当前 ZONE 的 pageblock_flags
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|---->memmap_init
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| 初始化page页面
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|---->memblock_dump_all();
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| 初始化完成, 显示memblock的保留的所有内存信息
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@@ -103,13 +111,111 @@ start_kernel()
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##1.2 内存节点的初始化
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```cpp
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|---->free_area_init
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| 初始系统的所有内存节点(依次遍历各个 MEM NODE)
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---->free_area_init_node(int nid)
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| 初始化当前 nid 的内存节点
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|---->free_area_init_core(pgdat);
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初始化当前节点的所有 ZONE(以此遍历各个 ZONE)
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|---->usemap_size
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| 分配当前 ZONE 的 pageblock_flags
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|---->memmap_init
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| 初始化page页面
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```
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## 1.3 ZONE 初始化
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free_area_init 中完成了系统内存的初始化操作.
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其中 zone 的初始化由 [`free_area_init_core()`, v5.10](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L6834) 完成.
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```cpp
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|---->free_area_init_core
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| 初始化当前节点的所有 ZONE(以此遍历各个 ZONE)
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|---->memmap_pages = calc_memmap_size(size, freesize);
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| 初始化当前 nid 的内存节点
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|---->zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
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| 初始化当前节点的所有 ZONE(以此遍历各个 ZONE)
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|---->set_pageblock_order();
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|---->setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
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| 初始化page页面
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|---->init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
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|---->memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
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```
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* for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) 依次遍历当前内存节点 pglist_data 的所有 ZONE
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* [`setup_usemap()`](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L6688) 函数中通过 usemap_size() 计算存储 pageblock_flags 所需的内存大小 usemapsize, 并通过 memblock_alloc_node 为其分配空间. 其中 [`usemap_size()`, v5.10](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L6675)
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* [`init_currently_empty_zone()`, v5.10](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L6396) 函数完成了 ZONE 初始化的最后操作, 并将 zone->initialized 标记置为 1, 至此 ZONE 的初始化完成了, 其中通过 zone_init_free_lists() 将各个 ORDER 的各个 MIGRATE_TYPES 类型的 BUDDY 都进行了初始化, 将 `free_area->free_list[]` 置为空列表数组, nr_free 置为 0.
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* [`memmap_init()`, v5.10](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L6188) 中通过 [`memmap_init_zone()`](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L6051)->[`set_pageblock_migratetype()`](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L572) 设置了每个页面的 MIGRATE_TYPE 类型为 MIGRATE_MOVABLE 可迁移类型.
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##1.3 今日内容(buddy的初始化)
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至此, 内存节点, ZONE, BUDDY 都已经初始化好了, 但是页面还没有加到伙伴系统 BUDDY 中, 此外可以发现初始化的时候系统所有的内存都是 MIGRATE_MOVABLE 可以迁移的.
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那么我们就很好奇了 :
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1. BUDDY 伙伴系统的 `free_area->free_list[]` 被初始化为 `[]` 数组了, nr_free 也是 0, 那么物理页面怎么加进来呢 ?
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2. 系统初始化所有物理内存的迁移类型都是 MIGRATE_MOVABLE, 那如果想要分配 MIGRATE_UNMOVABLE 不可迁移的或者其他类型的内存, 该怎么搞 ?
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真正完成伙伴系统中 `free_list` 初始化工作的是在 `free_low_memory_core_early()` 中，其代码调用图如下 :
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```cpp
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arch_call_rest_init
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rest_init()
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kernel_init_freeable()
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page_alloc_init_late
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memblock_discard
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__memblock_free_late
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memblock_free_pages
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__free_pages_core
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__free_pages_ok
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free_one_page
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__free_one_page
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```
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```cpp
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mem_init
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memblock_free_all
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free_low_memory_core_early
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free_memory_core
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__free_pages_memory
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memblock_free_pages
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free_pages_core
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__free_pages_ok
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free_one_page
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__free_one_page
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```
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[`free_low_memory_core_early()`, v5.10](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/memblock.c#L1960) 就完成了两个工作:
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1. [`reserve_bootmem_region()`](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/page_alloc.c#L1488) 把内核预留的内存 reserve 掉.
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2. [`__free_memory_core()`](https://elixir.bootlin.com/linux/v5.10/source/mm/memblock.c#L1945) 通过释放页面的方式把页面归还到 BUDDY 伙伴系统中.
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Reference in New Issue
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