南通中学届高二地理选修班导学案 ...pptVIP

嵌入式操作系统 陈香兰 Fall 2009 内存管理 内存管理 二级页表 动态存储器 Slab算法 非连续存储区 内存管理 RAM的某些部分永久地分配给内核，用以存放内核代码以及静态数据 RAM的其余部分称为动态存储器（dynamic memory） Arm存储系统之粗粒度的2级页表 第一级页表： 每一项描述1MB空间的映射关系 每个条目4B 页表大小：16KB 第二级页表： 页框大小4KB 每个条目大小4B 页表大小：1KB Linux中 虚拟地址空间： KERNEL_RAM_VADDR： 3GB以上＋TEXT_OFFSET（大多为0x8000） swapper_pg_dir KERNEL_RAM_VADDR－0x4000，大小为16KB Head.S中：__create_page_tables __create_page_tables 动态存储器 进程和内核都需要动态存储器 属于稀缺资源 整个系统的性能取决于如何有效地管理动态存储器 对于动态存储器要尽可能做到： 按需分配，不需要时释放 主要内容 内核如何给自己分配动态存储器 页框管理 小内存管理 非连续存储区管理 页框管理 Linux采用页作为内存管理的基本单位 Linux采用的标准的页框大小为4KB 4KB是大多数磁盘块大小的倍数 传输效率高 管理方便 例如：512M的物理内存对应于128K个页框 算法：伙伴算法 请求页框 内核实现了一种底层的内存分配机制，并提供了几个接口供其他内核函数调用。 分配： alloc_pages/alloc_page __get_free_pages/__get_free_page/__get_dma_pages/get_zeroed_page 释放 free_pages/__free_pages/free_page__free_page 页框数据结构 内核必须记录每个页框当前的状态 哪些属于进程，哪些存放了内核代码/数据 是否空闲，即是否可用 如果不可用，内核需要知道是谁在用这个页框 这个页框可能的使用者有用户态进程、动态分配的内核数据结构、静态的内核代码、页面cache、设备驱动程序缓冲的数据等等 页描述符 页描述符：struct page 每个物理页框都用一个页描述符表示 count：页的使用引用计数器 0：空闲 0：页已经分配给一个或多个进程或用户某些内核数据结构 flags：页框状态，最多可以有32个，每个使用一个位表示 参见枚举类型pageflags 当内核调用一个页框分配函数时，必须指明请求页框所在的区。这个一般是通过一些flag标志来指定的 关于NUMA 不考虑 物理内存被划分为若干个node 存取时间不等 考虑CPU局部性 Node使用数据结构pg_data_t描述 每个node被划分成若干个zone 存储区(Memory Zones) 在一个理想的体系结构中，一个页框就是一个物理存储单元，可以用于任何事情，例如 存放内核数据/用户数据/缓存磁盘数据等 实际上存在硬件制约：一些页框由于自身的物理地址的原因不能被一些任务所使用，例如 ISA总线的DMA控制器只能对ram的前16M寻址 在一些具有大容量ram的32位计算机中，CPU不能直接访问所有的物理存储器，因为线性地址空间不够 zone 为了应付这种限制，Linux把具有同样性质的物理内存划分成——区(zones) Linux把物理存储器划分为4个区 ZONE_DMA ZONE_DMA32 (未见用） ZONE_NORMAL ZONE_HIGHMEM 参见枚举类型zone_type ZONE_DMA 和ZONE_NORMAL区包含存储器的“常规”页，通过把它们映射到线性地址空间的3GB以上，内核就可直接访问 而ZONE_HIGHMEN区中包含的存储器页面不能由内核直接访问 每个zone使用struct zone表示 关键：free_area mem_map数组 mem_map的定义和初始化 start_kernel?setup_arch?paging_init?bootmem_init?bootmem_init_node?free_area_init_node?alloc_node_mem_map 页描述符将会占用很大的一段空间 Mem_map、node、zone之间的关系 请求页框 内核实现了一种底层的内存分配机制，并提供了几个接口供其他内核函数调用。 分配： alloc_pages/alloc_page/alloc_pages_node/alloc_pages_current/… __get_free_pages/__get_free_page/__get_dma_pages/get_zeroed_page 释放 free_p