总结了高端内存区的固定内核映射区、临时内核映射与永久内核映射。但是对于高端内存中各个区间的布置我们任然不是很清楚,首先我们从整体上看看内核对高端内存的划分情况。
如果内存足够大(比如用户:内核线性空间=3:1,内核就只能访问线性空间的第4GB内容,如果物理内存超过1GB则视为足够大),内核线性空间无法同时映射所有内存。这就需要将内核线性空间分出一段不直接映射物理内存,而是作为窗口分时映射使用到的未映射的内存。
相关阅读:
http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/53457.htm
http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/53458.htm
http://www.linuxidc.com/Linux/2012-02/53459.htm
一、非连续内存区布局
Linux内核中对于非连续区间的开始:
- #define VMALLOC_START ((unsigned long)high_memory + VMALLOC_OFFSET)
- #define VMALLOC_OFFSET (8 * 1024 * 1024)
对于变量high_memory变量:
- void __init initmem_init(unsigned long start_pfn,
- unsigned long end_pfn)
- {
- highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;
- if (max_pfn > max_low_pfn)
- highstart_pfn = max_low_pfn;
- ……
- num_physpages = highend_pfn;
- /*高端内存开始地址物理*/
- high_memory = (void *) __va(highstart_pfn * PAGE_SIZE - 1) + 1;
- ……
- }
其中,变量max_low_pfn在highmem_pfn_init()函数中初始化为下面值
- #define MAXMEM (VMALLOC_END - PAGE_OFFSET - __VMALLOC_RESERVE)
- <p>unsigned int __VMALLOC_RESERVE = 128 << 20;</p>
对于非连续区间的结束定义:
- # define VMALLOC_END (PKMAP_BASE - 2 * PAGE_SIZE)
由上面的内核代码,画出内存布局细节图如下
由上面的布局可知128M+4M+4M+8K,然而直接映射区和连续内存之间空出来了8M的空间不能用,非连续空间和永久内核映射区之间也有8K的空间不可用,另外,内存顶端空出了4K不可用的。这样,高端内存能用的空间为128M+4M+4M+8K-4K-8M-8K=128M-4K大小的内存。
二、数据结构描述
虚拟内存区描述(对于vmlist链表)
- struct vm_struct {
- struct vm_struct *next;
- void *addr;/*内存区的第一个内存单元的线性地址*/
- unsigned long size;
- unsigned long flags;/*类型*/
- struct page **pages;/*指向nr_pages数组的指针,该数组由指向页描述符的指针组成*/
- unsigned int nr_pages;/*内存区填充的页的个数*/
- unsigned long phys_addr;/*该字段设为0,除非内存已被创建来映射一个硬件设备的IO共享内存*/
- void *caller;
- };
虚拟内存区描述(对于红黑树)
- struct vmap_area {
- unsigned long va_start;
- unsigned long va_end;
- unsigned long flags;
- struct rb_node rb_node; /* address sorted rbtree */
- struct list_head list; /* address sorted list */
- struct list_head purge_list; /* "lazy purge" list */
- void *private;
- struct rcu_head rcu_head;
- };
内存区由next字段链接到一起,并且为了查找简单,他们以地址为次序。为了防止溢出,每个区域至少由一个页面隔离开。
三、非连续内存区初始化
非连续内存区的初始化工作在start_kernel()->mm_init()->vmalloc_init()完成
- void __init vmalloc_init(void)
- {
- struct vmap_area *va;
- struct vm_struct *tmp;
- int i;
-
- for_each_possible_cpu(i) {
- struct vmap_block_queue *vbq;
-
- vbq = &per_cpu(vmap_block_queue, i);
- spin_lock_init(&vbq->lock);
- INIT_LIST_HEAD(&vbq->free);
- INIT_LIST_HEAD(&vbq->dirty);
- vbq->nr_dirty = 0;
- }
-
- /* Import existing vmlist entries. */
- for (tmp = vmlist; tmp; tmp = tmp->next) {/*导入vmlist中已经有的数据到红黑树中*/
- va = kzalloc(sizeof(struct vmap_area), GFP_NOWAIT);
- va->flags = tmp->flags | VM_VM_AREA;
- va->va_start = (unsigned long)tmp->addr;
- va->va_end = va->va_start + tmp->size;
- __insert_vmap_area(va);
- }
-
- vmap_area_pcpu_hole = VMALLOC_END;
-
- vmap_initialized = true;/*已经初始化*/
- }
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