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1、10.2存储管理内容：物理内存的管理虚拟存储空间的管理10.2.1物理内存的管理内存用途存储内核映像其它可动态加载内核模块内存需求进程用户页面的需求缓冲需求功能要求快速响应请求尽可能地利用内存同时减少内存碎片解决方案基于区域的伙伴系统及slab分配器用户虚空间对应固定物理内存8M4……………….动态分配用（可以DMA）静态内核使用动态分配用进程虚地址空间物理内存硬件使用mem_map[]（数组大小为页帧数）>896M空间03G4G－1016M896M页帧物理内存以页帧为基本单位，页帧的大小固定为4K。区域：物理内存分成如下三个区域:DMAZONE低于16MB的内存，是DMA方式能够访问的
2、物理内存。一般用于I/O缓冲区NORMALZONE介于16MB与896MB之间，直接被内核虚地址映射。部分用于内核程序及常数，部分用于动态表格或用于用户空间页HIGHMEMZONE高端内存，超过896MB以上的部分。用于存放动态映射页面。一、页帧与区域在内存分配时要根据区域访问优先级别来决定分配次序。比如为DMA方式分配内存，DMAZONE是唯一符合要求的区域。而通常的内存分配，则可先在NORMALZONE进行，如果不能满足要求，则在DMAZONE尝试。二、伙伴算法伙伴算法Linux对每个区域采用了伙伴算法来对管理空闲内存页帧减少外部碎片。当要为进程用户空间页面、系统I/O缓冲区、系统存
3、储对象（如表格；动态模块等）分配页帧时调用伙伴算法。以16个页面为例，空闲页面构成五个链表(1)初始态连续16个页面[1-16]连续8个页面连续4个页面连续2个页面连续1个页面(2)分配两个页面,剖分[1-16]，[1-2]被使用，状态如下连续16个页面连续8个页面[9-16]连续4个页面[5-8]连续2个页面[3-4]连续1个页面分配方法：尽可能从合适大小的链表寻找，如有，则摘除返回页面。否则寻找更大的连续空闲页面，剖成两个大小相等伙伴，将后者插入合适位置。再看前者是否满足要求，若不，继续剖分。(3)再申请四个页面,[1-2][5-8]被使用连续16个页面连续8个页面[9-16]连续4
4、个页面连续2个页面[3-4]连续1个页面(4)释放页面[1-2]，看能否合并伙伴连续16个页面连续8个页面[9-16]连续4个页面[1-4]连续2个页面连续1个页面释放过程：看能否与空闲伙伴合并，若可以，则合并成更大的连续页面并继续重复能否与空闲伙伴合并的过程。最后插入合适位置。两组连续页面块被认为是一对"伙伴"必须满足如下条件:(1)大小相同,比如说都有b个页面(2)物理空间上连续(3)位于后面那个块的最后页面号必须是2×b的倍数伙伴算法的优点分配页面时尽量动用小的连续页面,回收页面时则尽可能将空闲的伙伴合成大的连续页面伙伴系统的操作申请空间的函数为__alloc_pages()释放函
5、数为__free_pages_ok()当在申请内存发现页面短缺时还会唤醒kswapd内核线程运行,该线程会腾出一些空间以满足要求三、slab分配器存在问题伙伴系统是以页帧为基本分配单位,对于小对象容易造成是内部碎片解决办法基于伙伴系统的slab分配器。slab分配器的基本思想:为经常使用的小对象建立缓冲,小对象的申请与释放都通过slab分配器来管理。slab分配器再与伙伴系统打交道好处其一是充分利用了空间,减小了内部碎片。其二是管理局部化,尽可能少地与伙伴系统打交道,从而提高了效率。slab分配器的构成为不同的常用对象生成不同的缓冲,每个缓冲存储相同类型的对象。某种对象的缓冲区由一连串的
6、slab构成,每个slab又由一个或多个连续的物理页帧组成,包含了若干同种类型的对象。slab对象用结构slab_t来描述,某种特定对象建立的slab队列都有个队头kmem_cache_t系统有一个slab队列头的slab队列,其对象是其它对象的队头,其队头也是一个kmem_cache_t结构,叫cache_cache。除了上面讨论的特定对象的缓冲外,Linux还提供了十三种通用的缓冲,其存储对象的单位大小分别为32字节,64字节,128字节,256字节,512字节,1KB,2KB,4KB,8KB,16KB,32KB,64KB和128KB。这些缓冲用来满足特定对象之外的普通内存需求。单位
7、大小级数增长保证了内部碎片率不超过50%。slab分配器的相关操作:kmem_cache_create()该函数创建一种特定对象的kem_cache_t结构,并加入cache_cache所管理的队列。如下代码创建了inode_cache：kmem_cache_create("inode_cache",sizeof(structinode),0,SLAB_HWCACHE_ALIGN,init_once,NULL)；kmem_cache
