伙伴系统，伙伴系统为什么不上线

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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_TCMMLK(DTCM_OFFSET, (unsigned long) dtcm_end),MLK(ITCM_OFFSET, (unsigned long) itcm_end),#endifMLK(FIXADDR_START, FIXADDR_END),MLM(VMALLOC_START, VMALLOC_END),MLM(PAGE_OFFSET, (unsigned long)high_memory),#ifdef CONFIG_HIGHMEMMLM(PKMAP_BASE, (PKMAP_BASE) + (LAST_PKMAP) *(PAGE_SIZE)),#endif#ifdef CONFIG_MODULESMLM(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_MMUBUILD_BUG_ON(TASK_SIZE                > MODULES_VADDR);BUG_ON(TASK_SIZE                 > MODULES_VADDR);#endif

#ifdef CONFIG_HIGHMEMBUILD_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;}}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788899091929394959697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_SPARSEMEMstart = min(start,ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));#elsestart = 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_SPARSEMEMif (!IS_ALIGNED(prev_end, PAGES_PER_SECTION))free_memmap(prev_end,ALIGN(prev_end, PAGES_PER_SECTION));#endif}1234567891011121314151617181920212223242526272829303132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;12345678结构的成员 含义NOde_min_ pfn NOde_ min_ pfn NOde_ min_ pfnNOde_ 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;}1234567891011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;}12345678910111213141516171819202122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/reserved0: 0x0000000080003000..0x0000000080007fff1: 0x0000000080200000..0x00000000810e8eeb2: 0x0000000088000000..0x00000000880143033: 0x000000008bad3000..0x000000008bb40fff4: 0x000000008bb413c0..0x000000008bb433bf5: 0x000000008bb433f4..0x000000008bffefff6: 0x000000008bfff740..0x000000008bfff77b7: 0x000000008bfff780..0x000000008bfff7bb8: 0x000000008bfff7c0..0x000000008bfff8379: 0x000000008bfff840..0x000000008bfff84310: 0x000000008bfff880..0x000000008bfff88311: 0x000000008bfff8c0..0x000000008bfff8c312: 0x000000008bfff900..0x000000008bfff90313: 0x000000008bfff940..0x000000008bfff9a114: 0x000000008bfff9c0..0x000000008bfffa2115: 0x000000008bfffa40..0x000000008bfffaa116: 0x000000008bfffaac..0x000000008bfffac617: 0x000000008bfffac8..0x000000008bfffae218: 0x000000008bfffae4..0x000000008bfffb5e19: 0x000000008bfffb60..0x000000008bfffb7a20: 0x000000008bfffb7c..0x000000008bfffb9621: 0x000000008bfffb98..0x000000008bfffbb222: 0x000000008bfffbb4..0x000000008bfffbce23: 0x000000008bfffbd0..0x000000008bfffbea24: 0x000000008bfffbec..0x000000008bfffc0625: 0x000000008bfffc08..0x000000008bfffc2226: 0x000000008bfffc24..0x000000008bfffccc27: 0x000000008bfffcd0..0x000000008bfffce828: 0x000000008bfffcec..0x000000008bfffd0429: 0x000000008bfffd08..0x000000008bfffd2030: 0x000000008bfffd24..0x000000008bfffd3c31: 0x000000008bfffd40..0x000000008bfffd5c32: 0x000000008bfffd60..0x000000008bfffd7c33: 0x000000008bfffd80..0x000000008bfffdc734: 0x000000008bfffdd8..0x000000009fffffff123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536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);}}}123456789101112131415161718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 .. 0x00000000800030001: 0x0000000080008000 .. 0x00000000802000002: 0x00000000810e9000 .. 0x00000000802000003: 0x0000000088015000 .. 0x000000008bad30004：0x000000008bb41000 .. 0x000000008bb410005: 0x000000008bfff000 .. 0x000000008bfff000123456static 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;}12345678910111213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);}}123456789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_HIGHMEMunsigned 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}12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849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。

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