struct vm_area_struct结构体学习

Linux通过类型为vm_area_struct的结构体对象实现线性区，该结构定义了内存VMM内存区域。 每个VM区域/任务中有一个。 VM区域是进程虚拟内存空间的任何部分，它具有页面错误处理程序的特殊规则（即共享库，可执行区域等）。

vm_area_struct具体内容如下所示：

struct vm_area_struct {
	/* The first cache line has the info for VMA tree walking. 
	第一个缓存行具有VMA树移动的信息*/

	unsigned long vm_start;		/* Our start address within vm_mm. */
	unsigned long vm_end;		/* The first byte after our end address within vm_mm. */

	/* linked list of VM areas per task, sorted by address
	每个任务的VM区域的链接列表，按地址排序*/
	struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev;

	struct rb_node vm_rb;

	/*
	 此VMA左侧最大的可用内存间隙（以字节为单位）。 
	 在此VMA和vma-> vm_prev之间，
	 或者在VMA rbtree中我们下面的一个VMA与其->vm_prev之间。 
	 这有助于get_unmapped_area找到合适大小的空闲区域。
	 */
	unsigned long rb_subtree_gap;

	/* Second cache line starts here. 
	第二个缓存行从这里开始*/

	struct mm_struct *vm_mm;	/* 我们所属的address space*/
	pgprot_t vm_page_prot;		/* 此VMA的访问权限 */
	unsigned long vm_flags;		/* Flags, see mm.h. */

	/*
	 对于具有地址空间（address apace）和后备存储(backing store)的区域，
	 链接到address_space->i_mmap间隔树，或者链接到address_space-> i_mmap_nonlinear列表中的vma。
	 */
	union {
		struct {
			struct rb_node rb;
			unsigned long rb_subtree_last;
		} linear;
		struct list_head nonlinear;
	} shared;

	/*
	 在其中一个文件页面的COW之后，文件的MAP_PRIVATE vma可以在i_mmap树和anon_vma列表中。
	 MAP_SHARED vma只能位于i_mmap树中。 
	 匿名MAP_PRIVATE，堆栈或brk vma（带有NULL文件）只能位于anon_vma列表中。
	 */
	struct list_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_sem & * page_table_lock
										由mmap_sem和* page_table_lock序列化*/
	struct anon_vma *anon_vma;	/* Serialized by page_table_lock 由page_table_lock序列化*/

	/* 用于处理此结构体的函数指针 */
	const struct vm_operations_struct *vm_ops;

	/* 后备存储（backing store）的信息: */
	unsigned long vm_pgoff;		/* 以PAGE_SIZE为单位的偏移量（在vm_file中），*不是* PAGE_CACHE_SIZE*/
	struct file * vm_file;		/* 我们映射到文件（可以为NULL）*/
	void * vm_private_data;		/* 是vm_pte（共享内存） */

#ifndef CONFIG_MMU
	struct vm_region *vm_region;	/* NOMMU映射区域 */
#endif
#ifdef CONFIG_NUMA
	struct mempolicy *vm_policy;	/* 针对VMA的NUMA政策 */
#endif
};

我们可以把vm_area_struct称为线性区描述符，它标识了一个线性地址区间。

进程所拥有的线性区从来不重叠，并且内核尽力把新分配的线性区与紧邻的现有线性区进行合并。如果两个相邻区的访问权限相匹配，就能把他们合并在一起。

进程所有的线性区是通过一个简单的链表链接在一起的，出现在链表中的线性区是按内存地址的升序排列的。每两个线性区可以由未用的内存地址区隔开。内核通过进程的内存描述符的mmap字段来查找线性区，其中mmap字段指向链表中的第一个线性区描述符。同时内存描述符的map_count字段存放进程所拥有的线性区数目。