linux内核 -内存管理模块概图

1.从进程(task)的角度来看内存管理

1. 每个进程对应一个task_struct;
2. 每个task_struct 里面包含指向mm_struct 的指针mm,
   mm_struct 里面的主要成员：
   a. 指向vma链表的头指针：mmap
   b. 指向vma红黑树的根节点: mm_rb
   c. 指向进程列表的指针pgb;
3. vma(vm_area_struct): 进程虚存管理的最基本的管理单元应该是struct vm_area_struct了，它描述的是一段连续的、具有相同访问属性的虚存空间，该虚存空间的大小为物理内存页面的整数倍。通常，进程所使用到的虚存空间不连续，且各部分虚存空间的访问属性也可能不同。所以一个进程的虚存空间需要多个vm_area_struct结构来描述。
   结构体的主要成员：
   a. vma的起始和结束地址；
   b. 指向vma 前后节点的指针
   c. 指向当前vma在红黑树中的位置指针；
   d. 指向当前vma所归属的mm_struct 的指针；

2.从物理页面(page)的角度来看待内存管理

1. mem_map[] 里面包含了所有的物理页面，可以通过索引来访问。

2. 每一个物理页面用 struct page来表示，page 里面的主要成员介绍：
   a. flags里面包含了当前页面的标志
   另外也包含了其所属的zone的标志。
   b. mapping：表示这个页面指向的地址空间。反响映射(reverse mapping)时使用,比如页面回收时。
   c. _mapcount：表示这个页面被进程映射的个数。
   d. _count：内核中引用该页面的次数,当其为0时，表示这个页面空闲。

3. struct zone：
   zone 里面的主要成员介绍：
   a. watermark[]: zone的3个水位值：min/low/high, 在kswapd页面回收中会用到；
   b. lowmem_reserve[]: zone中遗留的内存:
   https://blog.csdn.net/kickxxx/article/details/883573
   kernel在分配内存时，可能会涉及到多个zone，分配会尝试从zonelist第一个zone分配，如果失败就会尝试下一个低级的zone（这里的低级仅仅指zone内存的位置，实际上低地址zone是更稀缺的资源）。我们可以想像应用进程通过内存映射申请Highmem 并且加mlock分配，如果此时Highmem zone无法满足分配，则会尝试从Normal进行分配。这就有一个问题，来自Highmem的请求可能会耗尽Normal zone的内存，而且由于mlock又无法回收，最终的结果就是Normal zone无内存提供给kernel的正常分配，而Highmem有大把的可回收内存无法有效利用。
   因此针对这个case，使得Normal zone在碰到来自Highmem的分配请求时，可以通过lowmem_reserve声明：可以使用我的内存，但是必须要保留lowmem_reserve[NORMAL]给我自己使用。
   同样当从Normal失败后，会尝试从zonelist中的DMA申请分配，通过lowmem_reserve[DMA]，限制来自HIGHMEM和Normal的分配请求。
   c. zone_pgdat: 指向内存节点
   在UMA系统上，只使用一个NUMA结点来管理整个系统内存
   d. lruvec: LRU的链表集合，用于内存页面回收(page reclaim)
   共5个链表：
   匿名页面的不活跃链表、匿名页面的活跃链表
   文件页面的不活跃链表、文件页面的活跃链表
   不可回收页面链表

struct lruvec {
    struct list_head lists[NR_LRU_LISTS];
    struct zone_reclaim_stat reclaim_stat;
#ifdef CONFIG_MEMCG
    struct zone *zone;
#endif
};
enum lru_list {
    LRU_INACTIVE_ANON = LRU_BASE,
    LRU_ACTIVE_ANON = LRU_BASE + LRU_ACTIVE,
    LRU_INACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE,
    LRU_ACTIVE_FILE = LRU_BASE + LRU_FILE + LRU_ACTIVE,
    LRU_UNEVICTABLE,
    NR_LRU_LISTS
};

3.task里面的vma和page怎么关联呢？

下一节详细研究