Linux内存管理41篇

[linux内存管理] 第015篇 理解Linux内核中的memblock和ioremap机制 2025-01-06 评论 林渡
[linux内存管理] 第015篇 理解Linux内核中的memblock和ioremap机制

Linux内核中，设备寄存器的物理地址管理涉及`memblock`和`ioremap`两个关键机制。`memblock`在内核启动阶段负责物理内存的分布记录和地址保留，确保设备寄存器不被误用。`ioremap`则将物理地址映射到内核虚拟地址空间，便于驱动程序访问寄存器。设备寄存器映射流程包括设备描述、物理地址保留、驱动加载和地址映射，最终驱动通过虚拟地址访问寄存器。这两者共同确保了设备寄存器的正确管理和高效访问。
[linux内存管理] 第014篇 /proc/zoneinfo的详细解析 2024-12-30 评论 林渡
[linux内存管理] 第014篇 /proc/zoneinfo的详细解析

你好，根据您提供的文档内容，我总结如下： 内存管理是Linux内核中一个复杂的模块，涉及多种数据结构和逻辑。为了帮助开发者了解内存使用情况，内核在核心数据结构中提供了计数统计。初始化时，会进行一系列操作，包括设置架构、构建zonelist、初始化页分配器和内存管理模块等。 `/proc/zoneinfo` 是一个虚拟文件节点，用于展示内存管理区的详细统计信息。通过 `zoneinfo_show` 函数，可以遍历每个内存管理区，并打印相关信息。 `zoneinfo_show_print` 函数负责打印每个内存管理区的详细信息，包括： 1. 当前节点的内存统计信息，例如匿名页面、文件页面、脏页面、写回页面等数量。 2. 当前内存管理区的总信息，例如空闲页面数、最低/高/高水位线、覆盖的页面数、实际存在的页面数、受内核管理的页面数、CMA预留页面数等。 3. 当前内存管理区的详细页面信息，例如空闲页面数、非活跃/活跃的匿名/文件页面数、无法回收的页面数、待写回的页面数、mlock锁定的页面数、页表页面数、中转页面数、压缩页数、CMA空闲页面数等。 4. 当前内存管理区的pageset信息，即每个CPU内存分配器信息，包括可用的页面数、高水位线、批量分配大小等。 5. 其他信息，例如节点是否不可回收、节点的起始页帧号等。 这些信息可以帮助开发者了解内存使用情况，并进行相应的优化和调整。
[linux内存管理] 第013篇 zone的初始化 2024-12-21 评论 林渡
[linux内存管理] 第013篇 zone的初始化

**摘要**： 本文深入剖析了 Linux 内核中物理内存管理的关键函数 `zone_sizes_init` 和 `free_area_init`，揭示了内存区域（zone）初始化的详细过程。 **主要内容**： 1. **zone_sizes_init** 函数： * 计算每种类型 zone 的最大页帧号（PFN）。 * 调用 `free_area_init` 函数进行后续初始化。 2. **free_area_init** 函数： * 记录区域边界并计算起始 PFN。 * 遍历所有区域，设置边界并初始化 `zone` 结构。 * 计算 `ZONE_MOVABLE` 的边界。 * 打印区域信息。 * 初始化每个 NUMA 节点，包括分配 `mem_map` 空间和设置伙伴系统数据结构。 * 初始化 `struct page` 结构。 3. **free_area_init_node** 函数： * 获取节点信息并计算页帧范围。 * 设置节点 ID、起始 PFN 和节点状态。 * 计算节点的总页数和可用页数。 * 分配 `mem_map` 空间。 * 初始化节点的核心管理结构，包括 `zone` 的范围和伙伴系统数据结构。 4. **zone_init_internals** 函数： * 设置 `zone` 的 `managed_pages` 和 `name`。 * 初始化 `zone` 的锁和 PGP 数据结构。 5. **init_currently_empty_zone** 函数： * 初始化 `zone` 的 `free_area` 数据结构，包括空闲列表和空闲页数。 **关键点**： * `zone_sizes_init` 函数计算区域边界，为后续初始化做准备。 * `free_area_init` 函数是内存区域初始化的核心，负责划分区域、初始化节点和设置伙伴系统。 * `free_area_init_node` 函数负责初始化每个 NUMA 节点的内存管理结构。 * `zone_init_internals` 函数初始化 `zone` 的核心管理结构。 * `init_currently_empty_zone` 函数初始化 `zone` 的 `free_area` 数据结构。 **总结**： Linux 内核通过 `zone_sizes_init` 和 `free_area_init` 等函数，实现了对物理内存的精细化管理，确保了内存分配的高效性和安全性。
[linux内存管理] 第012章 物理内存管理三大结构体之zone 2024-12-12 评论 林渡
[linux内存管理] 第012章 物理内存管理三大结构体之zone

本文探讨了Linux内存管理中的内存域（Zone）概念。内存域是内核内存管理机制的重要组成部分，它根据内存区域的特点对物理内存进行划分，以满足不同类型的内存分配需求。本文详细介绍了Zone的类型、数据结构以及其在内存管理中的作用，并解释了Zone的统计信息、冷热页与Per-CPU上的页面高速缓存等相关概念。最后，通过关系结构图和架构层次图，直观展示了Zone与其他内存管理结构之间的关系。
[linux 内存管理] 第010篇 paging_init详解 2024-12-03 评论 林渡
[linux 内存管理] 第010篇 paging_init详解

**本篇文章介绍了 Linux 内核启动过程中 `paging_init` 函数的作用和实现细节**。 * **作用**： 建立物理内存到内核空间虚拟地址的映射，使得操作系统可以正常访问和管理内存。 * **实现**： * **fixmap 映射**： 将内核页表 `swapper_pg_dir` 映射到 fixmap 区域，方便后续操作。 * **内核段映射**： 将内核映像的各个段（text, rodata, inittext, initdata, data）映射到内核空间的虚拟地址（vmalloc 区域）。 * **物理内存映射**： 将 `memblock.memory` 中所有 regions 对应的物理内存进行线性映射，使得整个物理内存区域可以被访问。 * **页表替换**： 将 fixmap 映射的页表替换为 `swapper_pg_dir` 页表，并更新内核主进程的 pgd 地址。 * **内存释放**： 释放 `init_pg_dir` 页表的物理内存，并允许 memblock 重新调整大小。 * **关键函数**： * `pgd_set_fixmap`： 将 pgd 页表映射到 fixmap 区域。 * `map_kernel`： 映射内核段的动态页表。 * `map_mem`： 建立物理内存的线性映射。 * `__create_pgd_mapping`： 依次动态建立各级页表。 * `alloc_init_pud`： 填充 pgd 表项，并建立 pud 页表。 * `alloc_init_cont_pmd`： 填充 pmd 表项，并建立 pte 页表。 * `early_pgtable_alloc`： 动态分配页表。 * **总结**： `paging_init` 函数是 Linux 内核启动过程中至关重要的步骤，它为操作系统提供了访问和管理内存的能力，为后续的内存管理操作奠定了基础。 **通过理解 `paging_init` 函数的实现细节，可以更好地理解 Linux 内核的内存管理机制，并为后续的内存管理学习和开发打下坚实的基础**。
[linux内存管理] 第009篇 reserved-memory详解 2024-11-29 评论 林渡
[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007篇 fixmap映射详解 2024-11-27 评论 林渡
[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 2024-11-27 评论 林渡
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。