内存管理 | Mark

页框管理

Linux采用4KB页框大小作为标准内存分配单元
页描述符
- 描述页框的信息
- 页描述符字段
  - _count: 页的引用计数器，该字段为-1标示页框空闲
  - flags: 描述页框状态的标志
非一致内存访问（NUMA）
- 不同CPU访问页面所需的时间不一样
- 对于每个CPU，内核试图把耗时节点的访问次数捡到最少
内存管理区
- 80x86硬件的约束
  - DMA 只能对RAM的前16MB进行寻址
  - 线性地址空间太小，CPU不能直接访问所有的物理内存
- 3个内存管理区
  - ZONE_DMA: 包含低于16MB的内存页框
  - ZONE_NORMAL: 包含16MB且低于896MB的内存页框
  - ZONE_HIGHMEM: 高于896MB的页框
- 保留的页框池
  - 减少内存分配失败情况的发生
  - 保留内存
- 分区页框分配器
  - 处理对连续页框组的内存分配请求
- 高端内存页框的内核映射
  - 永久内核映射
    - 可能阻塞当前进程，不能用于中断处理程序和可延迟函数
  - 临时内核映射
    - 不是阻塞当前进程
    - 只有很少的临时内核映射可以同时建立
  - 非连续内存分配
- 伙伴系统算法
  - 解决外碎片问题：尽管有足够的空闲页框满足要求，但是无法满足分配一块大的连续页框
  - 本质上避免外碎片的方法
    - 利用分页单元把一组非连续的空闲页框映射到连续的线性地址空间
    - 记录现有的页框分块情况，避免为满足小块的请求而分割打的空闲块
  - 伙伴算法
    - 所有空闲页框分组，为11个块链表
    - 每个链表分表包含大小为1,2,4,8,16,32,64,128,256,512和1024个连续的页框
  - 数据结构
    - 分配块：__rmqueue函数实现（P314）
    - 释放块：__free_pages_bulk函数实现（P315）
- 每个CPU页框高速缓存
  - 包含一些预分配的页框，满足本地CPU发出的单一内存请求