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物理内存空间划分
物理内存初始化
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页面如何添加到伙伴系统中？
物理内存空间划分
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32位系统 4GB 用户空间和内核空间划分 3：1
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ARM64架构处理器虚拟地址空间划分方式；
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内核中使用PAGE_OFFSET宏计算 内核线性映射中 **虚拟地址和物理地址的转换 **
#define VA_BITS （CONFIG_ARM64_VA_BITS） #define VA_START （UL（0×ffffffffffffffff） - ＼ （UL（1） << VABITS）＋1） #define VA_OFFSET （UL（0×ffffffffffffffff） -＼ （UL (1） << （VA_BITS - 1）） ＋1）
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CONFIG_ARM64_VA_BITS设置48，那么PAGE_OFFSET的值为0xFFFF 8000 0000 0000
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内核中计算线性映射的物理地址和虚拟地址的转换关系 线性映射的物理地址 = vaddr - PAGE_OFFSET + PHYS_OFFSET
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内核常用的宏 __pa()和__va()
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__phys_to_virt()用于根据计算物理地址 计算线性映射的虚拟地址
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__virt_to_phys_nodebug()根据虚拟地址计算物理地址。在arm64内核中，内核空间虚拟地址分为1，线性映射区域；2，vmalloc区域，内核会映射到vmalloc区域
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__is_lm_address 用于判断虚拟地址是否为线性映射的虚拟地址
物理内存初始化
在内核启动时，DDR大小，内存起始地址和内核空间内存布局，以及映射关系。物理内存要添加到 伙伴系统中 伙伴系统是内核中内存管理一种方法，在用户提出申请时，分配一个大小合适的内存块给用户。内存块的大小2的order次幂个页面；
- order最大值是MAX_ORDER 通常是11，就是把所有空闲页面分成11个内存块链表，每个内存块链表分别有1,2,4,8, 1024个连续页面。 zone结构体中有free_area数组，大小是MAX_ORDER.free_area数据结构中包含了MIGRATE_TYPES（不可移动、可回收、可移动页面）个链表
查看当前页面分配状态
# cat /proc/pagetypeinfo
Page block order: 9
Pages per block: 512Free pages count per migrate type at order 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Node 0, zone DMA, type Unmovable 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
Node 0, zone DMA, type Movable 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3
Node 0, zone DMA, type Reclaimable 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone DMA, type HighAtomic 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone DMA, type Isolate 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone DMA32, type Unmovable 200 200 296 190 130 61 47 13 5 8 5
Node 0, zone DMA32, type Movable 1990 153 26 14 0 1 1 0 0 4 4
Node 0, zone DMA32, type Reclaimable 1009 246 171 12 91 28 4 0 0 0 0
Node 0, zone DMA32, type HighAtomic 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone DMA32, type Isolate 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone Normal, type Unmovable 468 398 242 80 54 16 2 2 0 0 0
Node 0, zone Normal, type Movable 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone Normal, type Reclaimable 174 55 45 12 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone Normal, type HighAtomic 15 10 3 0 0 0 0 0 0 0 0
Node 0, zone Normal, type Isolate 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Number of blocks type Unmovable Movable Reclaimable HighAtomic Isolate
Node 0, zone DMA 1 7 0 0 0
Node 0, zone DMA32 434 1037 57 0 0
Node 0, zone Normal 149 331 31 1 0
从上可以看出
- Node 节点有1个
- Node 划分为3个zone Normal DMA32 DMA
- 伙伴系统的类型 Isolate,Reclaimable，Movable，Unmovable，HighAtomic，
- 伙伴系统的阶数 0~10
- 大部分的页面是DMA32的Movable
页块
- 内核中，一个页块大小通常是2(MAX_ORDER-1)个页面
- 每个页块有迁移属性，zone->pageblock_flags指向其内存空间；
- 迁移类型内存空间大小通过usemap_size函数来计算 zone初始化函数free_area_init_core会调用setup_usemap()函数计算大小，并分配内存；
static void __ref setup_usemap(struct pglist_data *pgdat,struct zone *zone,unsigned long zone_start_pfn,unsigned long zonesize)
{unsigned long usemapsize = usemap_size(zone_start_pfn, zonesize);if (usemapsize) {zone->pageblock_flags =memblock_alloc_node(usemapsize, SMP_CACHE_BYTES,pgdat->node_id);}
}
/** Calculate the size of the zone->blockflags rounded to an unsigned long*/
static unsigned long __init usemap_size(unsigned long zone_start_pfn, unsigned long zonesize)
{unsigned long usemapsize;zonesize += zone_start_pfn & (pageblock_nr_pages-1);usemapsize = roundup(zonesize, pageblock_nr_pages);usemapsize = usemapsize >> pageblock_order;usemapsize *= NR_PAGEBLOCK_BITS;usemapsize = roundup(usemapsize, 8 * sizeof(unsigned long));return usemapsize / 8;
}- 首先，通过四舍五入确保zonesize是pageblock_order的倍数。
- 然后每个页面块使用1个NR_PAGEBLOCK_BITS值的比特，
- 最后将现在的比特四舍五入到最接近的long
- memblock_alloc_node 分配内存,设置类型，并赋值给pageblock_flags
页面如何添加到伙伴系统中？
<start_kernel->mm_init->mem_init->free_all_bootmem->free_low_memory_core_eearly> free_low_memory_core_eearly函数，通过for_each_free_mem_range遍历所有内存块，找出内存块的起始地址和结束地址。
函数调用关系
static unsigned long __init free_low_memory_core_early(void)
{for_each_free_mem_range(i, NUMA_NO_NODE, MEMBLOCK_NONE, &start, &end,NULL)count += __free_memory_core(start, end);return count;
}
static unsigned long __init __free_memory_core(phys_addr_t start,phys_addr_t end)
{unsigned long start_pfn = PFN_UP(start);unsigned long end_pfn = min_t(unsigned long,PFN_DOWN(end), max_low_pfn);if (start_pfn >= end_pfn)return 0;__free_pages_memory(start_pfn, end_pfn);return end_pfn - start_pfn;
}
static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
{int order;while (start < end) {order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));while (start + (1UL << order) > end)order--;memblock_free_pages(pfn_to_page(start), start, order);start += (1UL << order);}
}
void __init memblock_free_pages(struct page *page, unsigned long pfn,unsigned int order)
{__free_pages_core(page, order);
}
void __free_pages_core(struct page *page, unsigned int order)
{...__free_pages_ok(page, order, FPI_TO_TAIL);
}
static void __free_pages_ok(struct page *page, unsigned int order,fpi_t fpi_flags)
{free_one_page(page_zone(page), page, pfn, order, migratetype,fpi_flags);
}
static void free_one_page(struct zone *zone,struct page *page, unsigned long pfn,unsigned int order,int migratetype, fpi_t fpi_flags)
{__free_one_page(page, pfn, zone, order, migratetype, fpi_flags);
}- 参数start和end时起始与终止页帧号，while循环遍历[start,end],步长取MAX_ORDER-1和__ffs(start)中较小值
- 假设start起始地址0x35300,该地址以0x100对其，通过__ffs(start)计算出合适的order值为8，（2^8=0x100）。此起始地址适合创建一个2^8个页面，并添加到order为8的伙伴系统中;
- 得到order 最后调用__free_pages_core 将内存添加到伙伴系统中
（超详细）)
