Linux2.6内核--内存管理(1)--分页机制

时间:2022-01-08 03:19:00

      在内核里分配内存可不像在其他地方分配内存那么容易。造成这种局面的因素很多。从根本上讲,是因为内核本身不能像用户空间那样奢侈的使用内存。内核与用户空间不同,它不具备这种能力,它不支持简单便捷的内存分配方式。比如,内核一般不能睡眠。此外,处理内存分配错误对于内核来说也绝非是一件简单的事。正式由于这些限制,再加上内存分配机制不能太复杂,所以在内核中获取内存要比在用户空间复杂的多。

      首先,我们讨论下内核中的分页机制。

      内核把物理页作为内存管理的基本单位。尽管处理器的最小可寻址单位通常是字,但是,内存管理单元通常以页为单位进行处理。从虚拟内存的角度看,页就是最小的基本单位。所以,在内核看来,物理内存就像下面这样:

Linux2.6内核--内存管理(1)--分页机制

     注意:基本上内核的分页都是固定大小的页。

 

     内核用 struct page 结构表示系统中的每个物理页,这个结构就好像下面这样:

      struct page

      {

      unsigned long flags;

        atomic_t      _count;

        atomic_t      _mapcount;

        unsigned long private;

        struct address_space  *mapping;

        pgoff_t       index;

        struct list_head lru;

        void          *virtual;

      }

      下面,我们来解释下其中的重要字段。

    flags:这个字段用于存放页的状态。这些状态包括页是不是脏的,是不是被锁定在内存中等。 flag 的每一位单独表示一种状态,所以,它至少可以同时表示出32种不同的状态。

    _count:这个字段存放页的使用计数,也就是这个页被引用了多少次。很奇怪,技术值变为 -1 时,就说明当前内核并没有引用这一页,于是,在新的分配中就可以使用它,注意,这个字段使用的是 -1 代表未使用,而不是 0 。

    virtual:这个字段是页的虚拟地址。

    mapping:这个域指向和这个页关联的 address_space 对象。

    private:这个根据名字就可以看得出,它指向私有数据。