上次介绍了物理内存管理中三位主要人物中的node 和zone。这两位是当官的，一个是县长，一个是里长，不敢不先介绍啊。接下来出场的就是我们的老百姓了 --- page frame。

Page frame是物理内存的基本组成单位，在Kernel中由结构体 struct page 来描述。

struct page {unsigned long flags;atomic_t _count;union {atomic_t _mapcount;unsigned int inuse;};union {struct {unsigned long private;struct address_space *mapping; };struct kmem_cache *slab;    /* SLUB: Pointer to slab */struct page *first_page;    /* Compound tail pages */};union {pgoff_t index;      /* Our offset within mapping. */void *freelist;     /* SLUB: freelist req. slab lock */};struct list_head lru;      
};

这个结构体是不是长得很有特色？它里面的'union'特别多。

在中国，有好多大家不喜欢的制度，归根到底就一个原因 --- 人多。所以才有了户口制度来限制城市人口，所以才会采用高考制度来筛选人才。。。

在内存管理中，我们也面临着相同的问题 --- 内存页太多。假设我们有1G内存，采用4K的分页，则会有262144 （26万）个内存页，相应的就需要26万个struct page结构体。如果该结构体的大小增加一点点，放大26万倍，增加的内存消耗就很可观了。

为此，Kernel是绞尽了脑汁来减少该结构体的大小。毕竟全国百姓那么多，每个人多分配点田地，那整体的田地消耗太大。不像县长或里长这些当官的，数量有限，每个人多贪污点也影响不大。

Kernel采取的措施就是尽可能地重用同一个成员变量。房子大小有限，只能是白天当书房，晚上当卧室。

这就是为啥这个结构体中大量的使用了union。

  • flags: 用来描述page frame的属性或状态。

  • _count：这个没啥好说的，使用计数器。

  • _mapcount：也是个计数器，不过这里只是统计页表中有多少页表项指向该page frame。

  • inuse, slab, freelist：由slub使用，暂且略去不讲。

  • private：这个。。不同的使用场景下表示的含义也不同。为了节省空间而重用成员变量的另一种形式。是攻还是受，得看遇到了谁。

  • mapping：这个也是个多重人格，攻受兼备的主。一般会和 index 配合，表示在page cache中该page frame属于哪个address space。以后会详细讲到。

  • first_page: 在compound page中指向带头大哥。

  • lru: 还记不记得在结构体zone中有两个链表：active_list, inactive_list。嗯，lru就是干这个用的。


百闻不如一见。我们拿一个具体的例子，看看这三位人物的主要属性是怎么赋值的。

该实例中物理内存被分为两个node。

struct pglist_data {node_zones = ffff810000008101,node_zonelists = ffff81000000ad01,nr_zones = 3,node_mem_map = 0xffff8117df000000,node_start_pfn = 0,node_present_pages = 25162223,node_spanned_pages = 25427968,node_id = 0,kswapd_wait = ffff81000000d619,kswapd = 0xffff8117a27e3300,kswapd_max_order = 0
}


struct pglist_data {node_zones = ffff811840000000,node_zonelists = ffff811840002c00,nr_zones = 3,node_mem_map = 0xffff812fe0000000,node_start_pfn = 25427968,node_present_pages = 25165824,node_spanned_pages = 25165824,node_id = 1,kswapd_wait = ffff811840005518,kswapd = 0xffff8117a27e3300,kswapd_max_order = 0
}


我们以第一个Node为例，它被分成了三个zones：DMA, DMA32 and Normal。

  node_zones = {{pages_min = 0,pages_low = 0,pages_high = 0,lowmem_reserve = {0, 2978, 96722, 96722},node = 0,free_area =active_list = {next = 0xffff810000008a91,prev = 0xffff810000008a91},inactive_list = {next = 0xffff810000008aa1,prev = 0xffff810000008aa1},nr_scan_active = 0,nr_scan_inactive = 0,pages_scanned = 0,prev_priority = 12,wait_table = 0xffff810000001000,wait_table_hash_nr_entries = 16,wait_table_bits = 4,zone_pgdat = 0xffff810000008101,zone_start_pfn = 0,spanned_pages = 4096,present_pages = 1233,name = 0xffffffff8058c55c "DMA"}, {pages_min = 216,pages_low = 270,pages_high = 324,lowmem_reserve = {0, 0, 93744, 93744},node = 0,free_area = active_list = {next = 0xffff810000009591,prev = 0xffff810000009591},inactive_list = {next = 0xffff8100000095a1,prev = 0xffff8100000095a1},nr_scan_active = 0,nr_scan_inactive = 0,pages_scanned = 0,prev_priority = 12,wait_table = 0xffff810001000000,wait_table_hash_nr_entries = 4096,wait_table_bits = 12,zone_pgdat = 0xffff810000008101,zone_start_pfn = 4096,spanned_pages = 1044480,present_pages = 762517,name = 0xffffffff8056824d "DMA32"}, {pages_min = 6819,pages_low = 8523,pages_high = 10228,lowmem_reserve = {0, 0, 0, 0},node = 0,free_area =active_list = {next = 0xffff81180da37e68,prev = 0xffff81183d80b528},inactive_list = {next = 0xffff81180f4e6be8,prev = 0xffff81183d823b68},nr_scan_active = 0,nr_scan_inactive = 0,pages_scanned = 0,prev_priority = 12,wait_table = 0xffff810001020000,wait_table_hash_nr_entries = 4096,wait_table_bits = 12,zone_pgdat = 0xffff810000008101,zone_start_pfn = 1048576,spanned_pages = 24379392,present_pages = 23998464,name = 0xffffffff80568253 "Normal"
}


至此物理内存管理中三位主要人物就介绍完了。他们之间都有些什么恩怨情仇血雨腥风的故事呢？敬请期待！