林渡 - 云栖梦泽

[linux内存管理] 第009篇 reserved-memory详解

随着内核运行，物理内存碎片化问题会影响设备使用。为此，内核提供 reserved memory 机制，为特定设备预留内存，提高内存利用率。本文分析了 reserved memory 的配置和解析过程，包括 DTS 中的属性、静态/动态预留、no-map 和 reusable 等概念。内核解析 reserved memory 节点时，会根据属性值确定内存的 base 和 size，并进行相应的初始化操作。CMA 是一种特殊的 reserved memory，需要编写驱动程序进行初始化。

[linux内存管理] 第008篇 memblock子系统详解

本文详细介绍了Linux内核启动阶段的物理内存管理机制，主要围绕memblock子系统展开，包括其数据结构、初始化过程和内存的添加与移除操作。 **memblock子系统** 是Linux内核启动阶段用于管理物理内存的机制，它在buddy系统初始化之前管理内存，直到free_initmem()函数被调用。memblock管理的是物理地址，而非虚拟地址，其核心数据结构包括： * **struct memblock**: 用于描述memblock子系统的全局变量，包含内存块大小限制、可管理内存区域、预留已分配空间等信息。 * **struct memblock_type**: 用于描述memblock子系统中不同类型的内存区域，例如动态内存（memory）和静态内存（reserved）。 * **struct memblock_region**: 代表一块物理内存区域，包含起始地址、大小和标记等信息。 * **enum memblock_flags**: 用于描述内存区域的属性，例如hotplug、mirror和nomap等。 **memblock初始化过程** 主要涉及以下步骤： 1. **确定线性映射区域**: 计算虚拟地址可以覆盖的线性区域大小，并根据配置移除物理地址以外的内存。 2. **确定memstart_addr**: 确定物理内存的起始地址，并将其向下对齐到ARM64_MEMSTART_ALIGN。 3. **移除线性映射以外的内存**: 移除虚拟地址无法覆盖的内存区域。 4. **确定memory_limit区域**: 如果设置了memory_limit，则根据其值重新配置内存区域。 5. **确定initrd内存**: 如果存在initrd，则将其添加到memblock.memory中，并设置为reserved类型。 6. **将内核镜像所在内存reserved**: 将内核镜像所在的物理内存设置为reserved类型，并在paging_init()结束后释放。 7. **解析dtb中reserved-memory节点**: 将dtb中描述的预留内存区域添加到memblock.memory中，并根据其属性进行处理。 **内存的添加与移除** 主要通过memblock_add_range和memblock_remove_range函数实现，它们会根据内存区域的大小、位置和属性进行相应的处理，例如分割、合并和标记等。 **总结**: memblock子系统在Linux内核启动阶段扮演着重要的角色，它有效地管理了物理内存，并为后续的内存分配和回收提供了基础。通过理解memblock子系统的原理和操作，可以更好地理解Linux内核的内存管理机制。 **此外，本文还介绍了如何通过/proc/iomem和/sys/kernel/debug/memblock节点查看内存布局，以及arm64_memblock_init函数的具体实现过程**。

[linux内存管理] 第007篇 fixmap映射详解

您好，以下是对您提供的文章内容的100字左右摘要总结：文章主要介绍了Linux内核中fixmap的概念、作用和实现。fixmap是内核预留的一段虚拟内存空间，用于早期固定映射，包括fdt、console、外设动态映射和paging_init()等。文章详细分析了fixmap的分布、初始化过程以及与设备树(dtb)的关系。fixmap的初始化涉及pgd、pud、pte等页表的创建和映射，而设备树dtb的映射则通过fixmap_remap_fdt()函数实现。此外，文章还介绍了early_ioremap_init()和setup_machine_fdt()等函数的作用，以及FDT调试方法。

linux内存管理] 第006篇 start_kernel全局简述

本文简要介绍了Linux内核启动过程中`start_kernel`函数的内存管理代码流程。文章首先概述了`start_kernel`的功能，然后详细解析了其中的`setup_arch`函数及其关键步骤，包括内存映射、设备树解析、页表建立等。接着，文章总结了`bootmem_init`函数的初始化流程，涉及物理内存的页帧号确定、sparse内存模型的初始化以及内存区域的标记等。整体而言，文章提供了Linux内存管理初始化过程的清晰概述。

[linux内存管理] 第004章内存架构和内存模型

您好！根据您提供的文档内容，我为您总结出以下要点： **架构概述**： * 服务器架构主要分为三类：SMP、NUMA、MPP。 * 共享存储型多处理机有UMA和NUMA两种模型。 **基本概念**： * PFN：物理内存页帧编号，用于标识每个物理页。 * PF：线性地址被分成固定长度的页，例如4K。 * Page Frame：内存被分成固定长度的存储区域，包含一个页。 * UMA：所有CPU访问内存的时间相同，共享同一块物理内存。 * NUMA：CPU访问本地内存速度快于远端内存，有多个内存节点和CPU簇。 * COMA：NUMA的一种特例，只用高速缓存访问架构。 **内存架构总结**： | 概念 | 描述 | 特点 | |---|---|---| | SMP | 共享存储型多处理机 | 可伸缩性有限 | | UMA | 均匀存储器存取 | 所有处理器对所有存储字具有相同的存取时间 | | NUMA | 非均匀存储器存取 | 访问时间随存储字的位置不同而变化 | | COMA | 只用高速缓存的存储器结构 | 每个处理机结点上没有存储器层次结构 | **内存模型**： * FLATMEM：适用于具有连续或大部分连续物理内存的非NUMA系统，使用全局数组mem_map组织物理页。 * DISCONTIGMEM：适用于管理多块非连续的物理内存，通过node节点管理连续物理内存页，避免内存空洞造成的空间浪费。 * SPARSEMEM：适用于内存热拔插场景，使用section对粒度更小的连续内存块进行精细管理。 **内存模型转换逻辑**： * FLATMEM：基于mem_map数组进行偏移操作。 * DISCONTIGMEM：先定位page所在node，再通过node_mem_map定位PFN。 * SPARSEMEM：先定位page或PFN所在section，再通过section_mem_map定位page或PFN。 **总结**：文档详细介绍了计算机系统中以内存为研究对象的两种架构：NUMA和UMA，以及对应的内存模型：FLATMEM、DISCONTIGMEM、SPARSEMEM。并对内存管理发展过程中，与UMA和NUMA对应的三种内存模型进行了简述。希望以上总结对您有所帮助！如有任何疑问，请随时提出。

[linux内存管理] 第003篇内存分布

本文详细阐述了进程在编译时和运行时，其内存的分布情况，并简单介绍了在arm64 系统中虚拟地址的分布情况。文章首先介绍了内存的概念和存储方式，随后解释了虚拟内存的由来和作用，最后从进程和Linux内核的角度分别探讨了内存的管理机制。

[linux内存管理] 第005篇启动代码分析之汇编部分

本文详细分析了Linux内核启动阶段的引导程序、内核起始地址、head.S、内存映射和__cpu_setup函数。引导程序负责初始化物理内存、设置设备树、解压缩内核映像并将其加载到内核运行地址，然后跳转到内核入口地址。内核起始地址在arch/arm64/kernel/vmlinux.lds.S文件中定义，并使用readelf工具读取vmlinux文件进行验证。head.S文件包含内核启动汇编代码，主要完成切换到EL1模式、创建恒等映射页表、为打开MMU做处理器相关初始化、启动MMU并跳转到start_kernel()函数等任务。内存映射部分分析了恒等映射和粗粒度内核镜像映射的原理和实现，以及map_memory宏、compute_indices宏和populate_entries宏的作用。__cpu_setup函数负责为打开MMU做一些处理器相关初始化，包括清除本地TLB、启用FP/ASIMD、设置TCR寄存器、设置SCTLR_EL1寄存器等。__primary_switch函数启动MMU，并跳转到start_kernel()函数进入内核的C语言部分。

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