Linux内存管理56篇

[linux内存管理] 第005篇 启动代码分析之汇编部分 2024-11-26 评论 林渡
[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。
[linux内存管理] 第001篇 内存与内存管理机制 2024-11-25 评论 林渡
[linux内存管理] 第001篇 内存与内存管理机制

内存管理是操作系统核心功能之一，经历了从纸带存储到现代内存管理机制的演变。内存，作为数据货架，以字节为单位存储数据，并通过内存地址进行编号。内存类型包括RAM、ROM、闪存和虚拟内存等。RAM分为SRAM和DRAM，SRAM速度快但成本高，DRAM容量大且成本低。内存分段机制将程序内存空间划分为多个逻辑分段，解决了地址空间保护问题，但内存使用效率低。内存分页机制将内存划分为固定大小的页面，提高了内存使用效率。MMU负责将虚拟页面映射到物理页面，实现内存管理机制。
linux源码解析07–缺页异常之架构相关部分(ARM64为例)分析 2024-11-20 评论 林渡
linux源码解析07–缺页异常之架构相关部分(ARM64为例)分析

本文详细介绍了缺页异常的原理和实现过程，涵盖了从异常向量表到通用代码处理的各个环节，并对主要缺页异常类型进行了分类说明。缺页异常是操作系统虚拟内存管理的重要机制，对于进程来说时透明的。文章中还涉及了匿名映射、文件映射、swap 缺页异常、写时复制缺页异常等概念，为理解虚拟内存管理提供了基础。
linux源码解析06–常用内存分配函数kmalloc、vmalloc、malloc和mmap实现原理 2024-11-20 评论 林渡
linux源码解析06–常用内存分配函数kmalloc、vmalloc、malloc和mmap实现原理

围绕内核中的 kmalloc、vmalloc 和用户态 malloc 三种内存分配方式，从实现路径和底层机制进行对比分析。kmalloc 基于 slab 分配器，从各类 slab 缓冲区中按 size 选择合适 cache，通过 kmem_cache_alloc_trace/slab_alloc 分配物理上连续的内存，适合小块、频繁分配的场景。 vmalloc 则在 vmalloc 区域临时申请 vm_struct，计算所需页数后为其分配 struct page* 数组，再通过 alloc_pages_node 逐页（或成组）分配物理页，最后用 vmap_pages_range 建立虚拟地址
linux内核源码解析04–用户进程页表创建 2024-11-20 评论 林渡
linux内核源码解析04–用户进程页表创建

科学边界发表的文章详细阐述了Linux内核中进程页表的创建、缺页异常处理以及进程切换时的内存管理机制。文章首先介绍了进程创建时页表的创建过程，包括fork时复制父进程的页表、分配pgd物理页面以及拷贝页表项。其次，描述了缺页异常导致的写时复制（COW）的处理流程，包括分配新页面、复制旧页面内容以及更新页表项。最后，文章解释了进程切换时如何通过更新ASID和页表基地址来实现地址空间的切换。这些内容对于理解Linux内存管理至关重要。