第九讲+虚拟内存管理(一)ppt课件.ppt

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1、Linux内核源代码导读哈尔滨工业大学（威海）嵌入式系统实验室Spring2012Linux虚拟内存管理1描述物理内存2页表管理3进程地址空间1描述物理内存均质存储结构与非均质存储结构传统的计算机中，整个物理空间都是均匀一致的，CPU访问这个空间中任何一个地址所需时间都是相同的，所以称为“均质存储结构(UniformMemoryArchitecture)”，简称UMA2021/7/30假设一台的计算机中具有这样的结构：在这样的系统中，其物理存储空间虽然连续，“质地”却不一致，CPU访问各内存区域速度不一样，所以称为“非均质存储结构（Non-UniformMemoryArchite

2、cture）”，简称NUMA总线CPU内存CPU内存CPU内存CPU内存2021/7/30节点（Node）在NUMA结构的系统中，属于同一个CPU节点的存储器模块通常是匀质的，因此也被称为“存储节点” （MemoryNode）在Linux中，节点用一个名为pg_data_t的结构体来表示。所有的节点通过pg_data_t->node_next指针被链入一个叫做pgdat_list的单向链表UMA结构的计算机只有一个节点分配一个页面时，Linux采取node-localallocationpolicy从距离当前CPU最近的节点分配2021/7/30管理区（Zone）每个节点内的物理

3、内存又按照其地址被划分为几个管理区（zone）。使用一个叫做zone_t的结构体来代表每个管理区管理区的类型可以是ZONE_DMA，ZONE_NORMAL或ZONE_HIGHMEMZONE_DMA：用于DMAZONE_NORMAL：可以直接映射到内核的区域ZONE_HIGHMEM：高端内存，不能被直接映射到内核2021/7/30Withthex86thezonesare:ZONE_DMAFirst16MiBofmemoryZONE_NORMAL16MiB–896MiBZONE_HIGHMEM896MiB–End2021/7/30页面（page）系统的内存被划分为固定大小的块，称为

4、页框（pageframe）。每个物理页框由一个page（或mem_map_t）结构体表示内核在初始化时根据物理内存的大小建立起一个page结构体数组mem_map，作为物理页框的仓库每个page结构在这个数组内的下标就是该物理页框的序号mem_map数组通常放在ZONE_NORMAL的开始处2021/7/30Nodes，Zones和Pages关系图pagepagepagepagepagepagezone_mem_mapzone_mem_mapzone_mem_mapZONE_DMAZONE_NORMALZONE_HIGHMEMnode_zonespage_data_t2021/7

5、/30节点（Nodes）如前所述，一个节点用pg_data_t结构代表。在声明:typedefstructpglist_data{zone_tnode_zones[MAX_NR_ZONES];//节点包括的的管理区zonelist_tnode_zonelists[GFP_ZONEMASK+1];intnr_zones;//管理区数量structpage*node_mem_map;//该节点的第一个页面unsignedlong*valid_addr_bitmap;//描述节点内空洞的位图structbootmem_data*bdata;unsigne

6、dlongnode_start_paddr;//节点起始物理地址unsignedlongnode_start_mapnr;//在mem_map数组内的偏移unsignedlongnode_size;//节点大小，即总页面数intnode_id;//节点编号structpglist_data*node_next;//指向下一个节点的指针}pg_data_t;2021/7/30管理区（Zones）一个管理区用zone_t结构代表。在声明:typedefstructzone_struct{spinlock_tlock;//保护该结构的自旋锁unsigne

7、dlongfree_pages;//空闲页面总数unsignedlongpages_min,pages_low,pages_high;intneed_balance;//是否需要kswaped来平衡内存分配free_area_tfree_area[MAX_ORDER];//空闲区位图wait_queue_head_t*wait_table;//等待释放页面的进程哈希表unsignedlongwait_table_size;//上述哈希表大小unsignedlongwait_tab