1、內存管理區(structpage)前面已經提到，物理內存被劃分為三個區來管理，它們是ZONE_DMA、ZONE_NORMAL和ZONE_HIGHMEM每個區都用structzone_struct結構來表示，定義于include/linux/mmzone.htypedefstructzone_struct/*Commonlyaccessedfields:*/spinlock_tlock;unsignedlongfree_pages;unsignedlongpages_min,pages_low,pages_high;intneed_balance;/* freeareasofdifferents

2、izes* /free_area_tfree_areaMAX_ORDER;/* Discontigmemorysupportfields.* /structpglist_data*zone_pgdat;structpage*zone_mem_map;unsignedlongzone_start_paddr;unsignedlongzone_start_mapnr;/* rarelyusedfields:*/charname;unsignedlongsize;zone_t;#defineZONE_DMA0#defineZONE_NORMAL1#defineZONE_HIGHMEM2#define

3、MAX_NR_ZONES3對structzone_struct結構中每個域的描述如下:lock:用來保證對該結構中其它域的串行訪問free_pages:在這個區中現有空閑頁的個數pages_min、pages_low及pages_high是對這個區最少、此少及最多頁面個數的描述need_balance:與kswapd合在一起使用free_area:在伙伴分配系統中的位圖數組和頁面鏈表zone_pgdat:本管理區所在的存儲節點zone_mem_map:該管理區的內存映射表zone_start_paddr:該管理區的起始物理地址zone_start_mapnr:在mem_map中的索引（或下標）

4、name:該管理區的名字size:該管理區物理內存總的大小其中，free_area_t定義為：#difineMAX_ORDER10typestructfree_area_structstructlist_headfree_listunsignedint*mapfree_area_t因此，zone一_struct結構中的free_areaMAX_ORDER是一組“空閑區間”鏈表。 為什么要定義一組而不是一個空閑隊列呢？這是因為常常需要成塊地在物理空間分配連續的多個頁面， 所以要按塊的大小分別加以管理。因此，在管理區數據結構中既要有一個隊列來保持一些離散（連續長度為1）的物理頁面，還要有一個隊列來

5、保持一些連續長度為2的頁面塊以及連續長度為4、8、16、直至2MAX_ORDER（即4M字節）的隊列。如前所述，內存中每個物理頁面都有一個structpage結構,位于include/linux/mm.h，該結構包含了對物理頁面進行管理的所有信息，下面給由具體描述：typedefstructpagestructlist_headlist;structaddress_space*mapping;unsignedlongindex;structpage*next_hash;atomictcount;unsignedlongflags;structlist_headlru;wait_queue_he

6、ad_twait;structpage*pprev_hash;structbuffer_head*buffers;void*virtual;structzone_struct*zone;）mem_map_t;對每個域的描述如下：list：指向鏈表中的下一頁mapping:用來指定我們正在映射的索引節點（inode）index:在映射表中的偏移next_hash:指向頁高速緩存哈希表中下一個共享的頁count:引用這個頁的個數flags:頁面各種不同的屬性lru:用在active_list中wait:等待這一頁的頁隊列pprev_hash:與next_hash相對應buffers:把緩沖區映射到

7、一個磁盤塊zone:頁所在的內存管理區與內存管理區相關的三個主要函數為：build_zonelists()函數mem_init()函數1.free_area_init()函數這個函數用來初始化內存管理區并創建內存映射表，定義于mm/page_alloc.c中。函數原型為：voidfree_area_init(unsignedlong*zones_size);voidfree_area_init_core(intnid,pg_data_t*pgdat,structpage*gmap,unsignedlong*zones_size,unsignedlongzone_start_paddr,unsi

8、gnedlong*zholes_size,structpage*lmem_map);free_area_init()為封裝函數，而free_area_init_core()為真正實現的函數，對該函數詳細描述如下：structpage*p;unsignedlongi,j;unsignedlongmap_size;unsignedlongtotalpages,offset,realtotalpages;constunsignedlongzone_required_alignment=1UL<<(MAX_ORDER-1);if(zone_start_paddr&a

9、mp;PAGE_MASK)BUG();檢查該管理區的起始地址是否是一個頁的邊界。totalpages=0;for(i=0;i<MAX_NR_ZONES;i+)totalpages+=size;計算本存儲節點中頁面的個數。realtotalpages=totalpages;if(zholes_size)for(i=0;i<MAX_NR_ZONES;i+)realtotalpages-=zholes_sizei;printk(Onnode%dtotalpages:%lun,nid,realtotalpages);打印除空洞以外的實際頁面數。INIT_LIST_HEAD(

10、&active_list);INIT_LIST_HEAD(&inactive_list);初始化循環鏈表。/* Somearchitectures(withlotsofmemanddiscontinousmemory*maps)havetosearchforagoodmem_maparea:*Fordiscontigmem,theconceptualmemmaparraystartsfrom*PAGE_OFFSET,weneedtoaligntheactualarrayontoamemmap*boundary,sothatMAP_NRworks.*/map_si

11、ze=(totalpages+1)*sizeof(structpage);if(lmem_map=(structpage*)0)lmem_map=(structpage*)(PAGE_OFFSET+MAP_ALIGN(unsignedlong)lmem_map-PAGE_OFFSET);給局部內存(即本節點中的內存)映射分配空間， 并在sizeof(mem_map_t)邊界上對齊它。*gmap=pgdat->node_mem_map=lmem_map;pgdat->node_size=totalpages;pgdat->node_start_paddr

12、=zone_start_paddr;pgdat->node_start_mapnr=(lmem_map-mem_map);pgdat->nr_zones=0;初始化本節點中的域。/*Initiallyallpagesarereserved-freeonesarefreed*upbyfree_all_bootmem()oncetheearlybootprocessis*done.*/for(p=lmem_map;p<lmem_map+totalpages;p+)SetPageReserved(p);init_waitqueue_head(&amp

13、;p->wait);memlist_init(&p->list);仔細檢查所有的頁，并進行如下操作：把頁的使用計數（count域）置為0。把頁標記為保留。初始化該頁的等待隊列。初始化鏈表指針。offset=lmem_map-mem_map;變量mem_map是類型為structpages的全局稀疏矩陣。mem_map下標的起始值取決于第一個節點的第一個管理區。如果第一個管理區的起始地址為0,則下標就從0開始，并且與物理頁面號相對應，也就是說，頁面號就是mem_map的下標。每一個管理區都有自己的映射表，存放在zone_mem_map中，每個管理區又被

14、映射到它所在的節點node_mem_map中， 而每個節點又被映射到管理全局內存的mem_map中。在上面的這行代碼中，offset表示該節點放的內存映射表在全局mem_map中的入口點(下標)。在這里，offset為0,因為在i386上，只有一個節點。for(j=0;j<MAX_NR_ZONES;j+)這個循環對zone的域進行初始化。zone_t*zone=pgdat->node_zones+j;unsignedlongmask;unsignedlongsize,realsize;realsize=size=zones_sizej;管理區的實際數據是存放在節點中

15、的，因此，讓指針指向正確的管理區，并獲得該管理區的大小。if(zholes_size)realsize-=zholes_sizej;printk(zone(%lu):%lupages.n,j,size);計算各個區的實際大小，并進行打印。例如，在具有256MB的內存上，上面的輸生為：zone(0):4096pages.zone(1):61440pages.zone(2):0pages.這里，管理區2為0,因為只有256MB的RAM.zone->size=size;zone->name=zone_namesj;zone->lock=SPIN_LOCK_U

16、NLOCKED;zone->zone_pgdat=pgdat;zone->free_pages=0;zone->need_balance=0;初始化管理區中的各個域。if(!size)continue;如果一個管理區的大小為0pgdat->nr_zones=j+1;mask=(realsize/zone_balance_ratioj);if(mask<zone_balance_minj)mask=zone_balance_minj;elseif(mask>zone_balance_maxj)mask=zone_

17、balance_maxj;計算合適的平衡比率zone->pages_min=mask;zone->pages_low=mask*2;zone->pages_high=mask*3;zone->zone_mem_map=mem_map+offset;zone->zone_start_mapnr=offset;zone->zone_start_paddr=zone_start_paddr;設置該管理區中頁面數量的幾個界限，并把在全局變量mem_map中的入口點作為zone_mem_map的初值。 用全局變量mem_

18、map的下標初始化變量zone_start_mapnr。if(zone_start_paddr>>PAGE_SHIFT)&(zone_required_alignment-1)printk(BUG:wrongzonealignment,itwillcrashn);for(i=0;i<size;i+)structpage*page=mem_map+offset+i;page->zone=zone;if(j!=ZONE_HIGHMEM)page->virtual=_va(zone_start_paddr);zon

19、e_start_paddr+=PAGE_SIZE;對該管理區中的每一頁進行處理。首先，把structpage結構中的zone域初始化為指向該管理區(zone),如果這個管理區不是ZONE_HIGHMEM,則設置這一頁的虛地址(即物理地址+PAGE_OFFSET)。也就是說，建立起每一頁物理地址到虛地址的映射。offset+=size;把offset增加size,使它指向mem_map中下一個管理區的起始位置。for(i=0;i+)unsignedlongbitmap_size;memlist_init(&zone->free_areai.free_list);if

20、(i=MAX_ORDER-1)zone->free_areai.map=NULL;break;初始化free_area鏈表，把free_area中最后一個序號的位圖置為NULLo/* Pagebuddysystemusesindex>>(i+1),* whereindexisatmostsize-1.* Theextra+3istorounddowntobyte* size(8bitsperbyteassumption).Thus* weget(size-1)>>(i+4)”asthelastbyte* wecanacces

21、s.* The+1isbecausewewanttoroundthe* byteallocationupratherthandown.So* weshouldhavehada+7beforeweshifted* downbythree.Also,wehavetoaddoneas* weactually_use_thelastbit(its0,n* inclusive,not0,n).* Soweactuallyhad+7+1beforeweshift* downby3.But(n+8)>>3=(n* (modulooverflows,whichwedonothave

22、).*Finally,weLONG_ALIGNbecauseallbitmap* operationsareonlongs.*/bitmap_size=(size-1)>>(i+4);bitmap_size=LONG_ALIGN(bitmap_size+1);zone->free_areai.map=(unsignedlong*)alloc_bootmem_node(pgdat,bitmap_size);計算位圖的大小，然后調用alloc_bootmem_node給位圖分配空間。build_zonelists(pgdat);在節點中為不同的管理區創建鏈

23、表。2.build_zonelists()函數函數原型：staticinlinevoidbuild_zonelists(pg_data_t*pgdat)代碼如下：inti,j,k;for(i=0;i<=GFP_ZONEMASK;i+)zonelist_t*zonelist;zone_t*zone;zonelist=pgdat->node_zonelists+i;memset(zonelist,0,sizeof(*zonelist);獲得節點中指向管理區鏈表的域，并把它初始化為空j=0;k=ZONE_NORMAL;if(i&_GFP_HIGHMEM)k

24、=ZONE_HIGHMEM;if(i&_GFP_DMA)k=ZONE_DMA;把當前管理區掩碼與三個可用管理區掩碼相“與”，獲得一個管理區標識，把它用在下面的switch語句中。switch(k)default:BUG();/*fallthrough:*/caseZONEHIGHMEM:zone=pgdat->node_zones+ZONE_HIGHMEM;if(zone->size)#ifndefCONFIG_HIGHMEMBUG();#endifzonelist->zonesj+=zone;caseZONE_NORMAL:zone=

25、pgdat->node_zones+ZONE_NORMAL;if(zone->size)zonelist->zonesj+=zone;caseZONEDMA:zone=pgdat->node_zones+ZONE_DMA;if(zone->size)zonelist->zonesj+=zone;給定的管理區掩碼指定了優先順序，我們可以用它找到在switch語句中的入口點。如果掩碼為GFP_DMA,管理區鏈表zonelist將僅僅包含DMA管理區，如果為GFP_HIGHMEM,則管理區鏈表中就會依次有ZONE_H

26、IGHMEM、ZONE_NORMAL和ZONE_DMA。zonelist->zonesj+=NULL;用Null結束鏈表。3.mem_init()函數這個函數由start_kernel()調用，以對管理區的分配算法進行進一步的初始化，定義于arch/i386/mm/init.c中，具體解釋如下：intcodesize,reservedpages,datasize,initsize;inttmp;intbad_ppro;if(!mem_map)BUG();#ifdefCONFIG_HIGHMEMhighmem_start_page=mem_map+highstart_pfn;max

27、_mapnr=num_physpages=highend_pfn;如果HIGHMEM被激活，就要獲得HIGHMEM的起始地址和總的頁面數。#elsemax_mapnr=num_physpages=max_low_pfn;#endif否則，頁面數就是常規內存的頁面數high_memory=(void*)_va(max_low_pfn*PAGE_SIZE);獲得低區內存中最后一個頁面的虛地址。/*clearthezero-page*/memset(empty_zero_page,0,PAGE_SIZE);/*thiswillputalllowmemoryontothefreelists*/tota

28、lram_pages+=free_all_bootmem();reservedpages=0;free_all_b00tmem()函數本質上釋放所有的低區內存，從此以后，bootmem不再使用。/*OnlycountreservedRAMpages*/for(tmp=0;tmp<max_low_pfn;tmp+)if(page_is_ram(tmp)&&PageReserved(mem_map+tmp)reservedpages+;對mem_map查找一遍，并統計所保留的頁面數。#ifdefCONFIGHIGHMEMfor(tmp=highstart_pfn;tmp<highend_pfn;tmp+)if(!page_is_ram(tmp)SetPageReserved(page);continue;if(bad_ppro&&page_kills_ppro(tmp)SetPageReserved(page);continue;set_bit(PG_highmem,&page->flag