深入理解Linux内核个人小结8---内存区管理

一. 综述：

     静态内存：用来存放内核代码级静态内核数据结构的物理内存部分。如0-1MB部分用来存储BIOS相关东西及保留页框部分（页框0用于存放BIOS加电自检例程）。1-3MB存放Linux内核代码及相应的数据结构。

    动态内存：除去静态内存即为动态内存。

    动态内存管理主要包括三部分： 页框管理，内存区管理， 非连续内存区管理。

二. 页框管理：

    1. 非一致内存访问（NUMA）-->内存节点-->内存管理区-->伙伴系统（页高速缓存）

    2. 内存区分为三种类型：ZONE_DMA（ISA总线等），ZONE_NORMAL（常规），ZONE_HIGHMEM（高端内存区管理）

        ZONE_HIGHMEM：页框到内存区映射的三种方式：

        <1> 永久映射： 主内核页表中有一个专门的表项pkmap_page_table用来存放从高端物理地址到线性地址的映射（通过Hash表确定映射关系）。

        <2>临时映射：通过“窗口”映射到内核地址空间。但留给内核映射的窗口非常少。每个CPU都有自己的13个窗口集合。（类似于常量指针）

       <3>非连续映射：

     3. 管理区分配器：必须保护保留页框池，内存不足时进行回收再分配。

         分配方式：

             每CPU页高速缓存：两种hot与cold，释放时都是释放到hot

             伙伴系统： 11个链表    大小从 4KB 到   4MB   （主要用于处理外碎片的情形） 

    4. 保留页框池与内存池：

        保留页框池：用于满足中端，临界区等不可阻塞的临界区内存申请。     内存分配时若有足够空间则直接分配，若空间不够则暂时阻塞申请进程，通过回收内存再进行分配（有可能回收不到足够内存导致分配失败）。但对某些内存控制路径，其不能被阻塞，其申请操作为原子请求，若空间不够则失败。为了减少此情况（分配失败）的发生，内核为原子分配请求保留了一个页框池，只有在内存不足时才使用。

        内存池：动态内存储备，只能被特定的内核成分（拥有者）使用。

三.  内存区管理：

     1. 为了处理内碎片，并非基于伙伴系统，其自身是独立的。 主要用于处理高速缓存。

     2. 注意    高速缓存，Slab，对象间的对应关系。高速缓存描述符链表，每一项中的slab及对象的大小是一致的，但项间的大小是不同的。

四.  非连续的内存区管理：

     目的：将非连续的页框映射到连续的线性地址。（通过修改页表来实现，但导致打乱了内核页表）

     注意：大于896MB的内存区间的分布情况

        非连续内存区--->永久内核映射--->临时内核映射（也称固定映射）。