完善了README.md...

2026-09-23 21:39:06 +08:00 · 2016-08-05 11:47:17 +08:00
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commit dbf9e337b9
6 changed files with 1491 additions and 2 deletions
@@ -834,3 +834,38 @@ x86的系统中, find_max_pfn函数通过读取e820表获得最高的page frame
 min_low_pfn， max_pfn和max_low_pfn这3个值，也要用于对高端内存（high memory)的起止位置的计算。在arch/i386/mm/init.c文件中会对类似的highstart_pfn和highend_pfn变量作初始化。这些变量用于对高端内存页面的分配。后面将描述。


+
+#
+-------
+
+在linux中，内核也不是对所有物理内存都一视同仁，内核而是把页分为不同的区, 使用区来对具有相似特性的页进行分组.
+
+Linux必须处理如下两种硬件存在缺陷而引起的内存寻址问题：
+
+1.	一些硬件只能用某些特定的内存地址来执行DMA
+
+2.	一些体系结构其内存的物理寻址范围比虚拟寻址范围大的多。这样，就有一些内存不能永久地映射在内核空间上。
+
+为了解决这些制约条件，Linux使用了三种区:
+
+1.	ZONE_DMA : 这个区包含的页用来执行DMA操作。
+
+2.	ZONE_NOMAL : 这个区包含的都是能正常映射的页。
+
+3.	ZONE_HIGHEM : 这个区包"高端内存"，其中的页能不永久地映射到内核地址空间
+
+而为了兼容一些设备的热插拔支持以及内存碎片化的处理, 内核也引入一些逻辑上的内存区.
+
+1.	ZONE_MOVABLE	:	内核定义了一个伪内存域ZONE_MOVABLE, 在防止物理内存碎片的机制memory migration中需要使用该内存域. 供防止物理内存碎片的极致使用
+
+2.	ZONE_DEVICE	:	为支持热插拔设备而分配的Non Volatile Memory非易失性内存
+
+区的实际使用与体系结构是相关的。linux把系统的内存结点划分区, 一个区包含了若干个内存页面, 形成不同的内存池，这样就可以根据用途进行分配了
+
+需要说明的是，区的划分没有任何物理意义, 只不过是内核为了管理页而采取的一种逻辑上的分组. 尽管某些分配可能需要从特定的区中获得页, 但这并不是说, 某种用途的内存一定要从对应的区来获取，如果这种可供分配的资源不够用了，内核就会占用其他可用去的内存.
+
+
+下表给出每个区及其在X86上所占的列表
+
+
+![每个区及其在X86上所占的列表](./images/zone_x86_32.png)
@@ -6,7 +6,8 @@
 | 2016-06-14 | [Linux-4.7](http://lxr.free-electrons.com/source/?v=4.7) | X86 & arm | [gatieme](http://blog.csdn.net/gatieme) | [LinuxDeviceDrivers](https://github.com/gatieme/LDD-LinuxDeviceDrivers) | [Linux内存管理](http://blog.csdn.net/gatieme/article/category/6225543) |


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+http://blog.chinaunix.net/uid-30282771-id-5176971.html
+http://www.cnblogs.com/hanyan225/archive/2011/07/28/2119628.html
 #1	前景回顾
 -------

@@ -66,9 +67,122 @@ Linux把物理内存划分为三个层次来管理

 我们今天就来详细讲解一下linux下物理页帧的描述

+#2	页帧
+-------
+
+内核把物理页作为内存管理的基本单位. 尽管处理器的最小可寻址单位通常是字, 但是, 内存管理单元MMU通常以页为单位进行处理. 因此，从虚拟内存的上来看，页就是最小单位. 内核用[struct  page(include/linux/mm_types.h?v=4.7, line 45)](http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/mm_types.h?v4.7#L45)结构表示系统中的每个物理页.
+
+
+出于节省内存的考虑，struct page中使用了大量的联合体union.
+
+##2.1	struct page结构
+-------
+
+
+
+| 字段 | 描述 |
+|:---:|:----:|
+| flag | 用来存放页的状态，每一位代表一种状态，所以至少可以同时表示出32中不同的状态,这些状态定义在linux/page-flags.h中 |
+| count | 记录了该页被引用了多少次 |
+| mapping | 指向与该页相关的address_space对象
+| virtual | 页的虚拟地址，它就是页在虚拟内存中的地址。要理解的一点是page结构与物理页相关，而并非与虚拟页相关。因此，该结构对页的描述是短暂的。内核仅仅用这个结构来描述当前时刻在相关的物理页中存放的东西。这种数据结构的目的在于描述物理内存本身，而不是描述包含在其中的数据 |
+|
+
+
+
+
+
+#页面的状态flags
+-------
+
+
+page->flags描述page的状态和其他信息
+
+
+```cpp
+struct page {
+    /* First double word block */
+    unsigned long flags;        /* Atomic flags,
+    some possibly updated asynchronously, 描述page的状态和其他信息  */
+```
+
+如下如所示
+
+![page的flags标识](./images/flags.png)
+
+
+主要分为4部分，其中标志位flag向高位增长, 其余位字段向低位增长，中间存在空闲位
+
+| 字段 | 描述 |
+|:----:|:---:|
+| section | 主要用于稀疏内存模型SPARSEMEM，可忽略 |
+| node | NUMA节点号, 标识该page属于哪一个节点 |
+| zone | 内存域标志，标识该page属于哪一个zone |
+| flag | page的状态标识 |
+
+其中最后一个flag用于标识page的状态, 这些状态由枚举常量[`enum pageflags`](http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/page-flags.h?v=4.7#L74)定义, 定义在[include/linux/page-flags.h?v=4.7, line 74](http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/page-flags.h?v=4.7#L74). 常用的有如下状态
+
+| 页面状态 | 描述 |
+|:-------:|:----:|
+| PG_locked | page被锁定，说明有使用者正在操作该page |
+| PG_error | 状态标志，表示涉及该page的IO操作发生了错误 |
+| PG_referenced | 表示page刚刚被访问过 |
+| PG_uptodate | 表示page的数据已经与后备存储器是同步的，是最新的 |
+| PG_dirty | 与后备存储器中的数据相比，该page的内容已经被修改 |
+| PG_lru | 表示该page处于LRU链表上 |
+| PG_active | page处于inactive LRU链表, PG_active和PG_referenced一起控制该page的活跃程度，这在内存回收时将会非常有用 |
+| PG_slab | 该page属于slab分配器 |
+| PG_onwer_priv_1 | |
+| PG_arch_1	      | |
+| PG_reserved | 设置该标志，防止该page被交换到swap  |
+| PG_private | 如果page中的private成员非空，则需要设置该标志 |
+| PG_private_2 | |
+| PG_writeback | page中的数据正在被回写到后备存储器 |
+| PG_head | |
+| PG_swapcache | 表示该page处于swap cache中 |
+| PG_mappedtodisk | 表示page中的数据在后备存储器中有对应 |
+| PG_reclaim | 表示该page要被回收。当PFRA决定要回收某个page后，需要设置该标志 |
+| PG_swapbacked | 该page的后备存储器是swap |
+| PG_unevictable | 该page被锁住，不能交换，并会出现在LRU_UNEVICTABLE链表中，它包括的几种page：ramdisk或ramfs使用的页, shm_locked、mlock锁定的页 |
+| PG_mlocked | 该page在vma中被锁定，一般是通过系统调用mlock()锁定了一段内存 |
+| PG_uncached | |
+| PG_hwpoison | |
+| PG_young | |
+| PG_idle  | |
+
+内核中提供了一些标准宏，用来检查、操作某些特定的比特位，如：
+        -> PageXXX(page)：检查page是否设置了PG_XXX位
+        -> SetPageXXX(page)：设置page的PG_XXX位
+        -> ClearPageXXX(page)：清除page的PG_XXX位
+        -> TestSetPageXXX(page)：设置page的PG_XXX位，并返回原值
+        -> TestClearPageXXX(page)：清除page的PG_XXX位，并返回原值
+
+    2) _count：引用计数，表示内核中引用该page的次数，如果要操作该page，引用计数会+1，操作完成-1。当该值为0时，表示没有引用该page的位置，所以该page可以被解除映射，这往往在内存回收时是有用的。
+
+    3) _mapcount：被页表映射的次数，也就是说该page同时被多少个进程共享。初始值为-1，如果只被一个进程的页表映射了，该值为0 。如果该page处于伙伴系统中，该值为PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE（-128），内核通过判断该值是否为PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE来确定该page是否属于伙伴系统。
+    注意区分_count和_mapcount，_mapcount表示的是映射次数，而_count表示的是使用次数；被映射了不一定在使用，但要使用必须先映射。
+
+    4) mapping：有三种含义
+        a: 如果mapping = 0，说明该page属于交换缓存（swap cache）；当需要使用地址空间时会指定交换分区的地址空间swapper_space。
+        b: 如果mapping != 0，bit[0] = 0，说明该page属于页缓存或文件映射，mapping指向文件的地址空间address_space。
+        c: 如果mapping != 0，bit[0] != 0，说明该page为匿名映射，mapping指向struct anon_vma对象。
+        通过mapping恢复anon_vma的方法：anon_vma = (struct anon_vma *)(mapping - PAGE_MAPPING_ANON)。
+
+    5) index：在映射的虚拟空间（vma_area）内的偏移；一个文件可能只映射一部分，假设映射了1M的空间，index指的是在1M空间内的偏移，而不是在整个文件内的偏移。
+
+    6) private：私有数据指针，由应用场景确定其具体的含义：
+        a：如果设置了PG_private标志，表示buffer_heads；
+        b：如果设置了PG_swapcache标志，private存储了该page在交换分区中对应的位置信息swp_entry_t。
+        c：如果_mapcount = PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE，说明该page位于伙伴系统，private存储该伙伴的阶。
+
+    7) lru：链表头，主要有3个用途：
+        a：page处于伙伴系统中时，用于链接相同阶的伙伴（只使用伙伴中的第一个page的lru即可达到目的）。
+        b：page属于slab时，page->lru.next指向page驻留的的缓存的管理结构，page->lru.prec指向保存该page的slab的管理结构。
+        c：page被用户态使用或被当做页缓存使用时，用于将该page连入zone中相应的lru链表，供内存回收时使用。
+
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-因而struct page中使用了大量的联合体union.