《inux内存管理详解.docxVIP

13.?内存管理13.1.?引言Linux对物理内存的描述机制有两种：UMA和NUMA。Linux把物理内存划分为三个层次来管理：存储节点（Node）、管理区（Zone）和页面 （Page）。UMA对应一致存储结构，它只需要一个Node就可以描述当前系统中的物理内存，但是NUMA的出现打破了这种平静，此时需要多个 Node，它们被统一定义为一个名为discontig_node_data的数组。为了和UMA兼容，就将描述UMA存储结构的描述符 contig_page_data放到该数组的第一个元素中。内核配置选项CONFIG_NUMA决定了当前系统是否支持NUMA机制。此时无论UMA还 是NUMA，它们都是对应到一个类型为pg_data_t的数组中，便于统一管理。图?71.?Node Zone和Page的关系上图描述Linux管理物理内存的三个层次之间的拓扑关系。从图中可以看出一个存储节点由pg_data_t描述，一个UMA系统中只有一个Node，而 在NUMA中则可以存在多个Node。它由CONFIG_NODES_SHIFT配置选项决定，它是CONFIG_NUMA的子选项，所以只有配置了 CONFIG_NUMA，该选项才起作用。UMA情况下，NODES_SHIFT被定义为0，MAX_NUMNODES也即为1。 include/linux/numa.h#ifdef CONFIG_NODES_SHIFT#define NODES_SHIFT CONFIG_NODES_SHIFT#else#define NODES_SHIFT 0#endif#define MAX_NUMNODES (1 NODES_SHIFT)这里主要介绍UMA机制。contig_page_data被定义如下： mm/page_alloc.cstruct pglist_data __refdata contig_page_data = { .bdata = bootmem_node_data[0] };EXPORT_SYMBOL(contig_page_data);struct pglist_data即是pg_data_t的原型。了解pg_data_t中的结构成员对于了解内存管理是必经之路： enum zone_type {ZONE_DMA,ZONE_NORMAL,ZONE_MOVABLE,__MAX_NR_ZONES};typedef struct pglist_data { struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES]; struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS]; int nr_zones;#ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */ struct page *node_mem_map;#ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR struct page_cgroup *node_page_cgroup;#endif#endif struct bootmem_data *bdata; /* for CONFIG_MEMORY_HOTPLUG */ unsigned long node_start_pfn; unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */ unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page range, including holes */ int node_id; wait_queue_head_t kswapd_wait; struct task_struct *kswapd; int kswapd_max_order;} pg_data_t;node_zones：当前节点中包含的最大管理区数。MAX_NR_ZONES在include/linux/bounds.h定义，该文件是在编译过程中根据管理区类型定义中的__MAX_NR_ZONES变量自动生成的。node_zonelists： 内存分配器所使用的管理区链表数组，MAX_ZONELISTS的值在配置CONFIG_NUMA时为2，否则为1。索引为0的链表表示后援 (Fallback)链表，也即当该链表中的第一个不满足分配内存时，依次尝试链表的其他管理区。索引为1,的链表则用来针对GFP_THISNODE的 内存申请，此时只能申请指定的该链表中的管理区。 nr_zones：指定当前节点中的管理区数，也即node_zones中实际用到的管理