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linux内核设计与实现 LINUX内核源代码情景分析( 七 )
mb方法提供了“读写”屏障七. 内存管理1. 内核对内存的管理1.1 页
- 内核把物理页作为内存管理的基本单元 。
- 内存管理单元：MMU，管理内存，并把虚拟地址转换为物理地址的硬件
- 页大小跟体系结构不同而不同，大多数32为体系支持4KB的页，64位体系支持8KB的页
- 物理页的数据结构位于中的struct page 。page与物理页相关，而不是虚拟页
sturct page{
unsigned long flags; // 页的状态，是否脏，是否被锁定 。可表示32种状态 。定义与
atomic_t count; // 页的引用计数，被使用了多少次 。为0时，新的分配就可以使用它
struct list_head list;
struct address_space *mapping; //指向与该页有关的address_space对象
unsigned long index;
struct list_head lru;
union{
struct pte_chain *chain;
pte_addr_t direct; }pte;
unsigned long private;
void *virtual; //页虚拟地址，虚拟内存地址
}
1.2 区
- 由于硬件限制，有些页位于内存中特定的物理地址上，不能用于特定的任务，所以把也划分为不同的区（zones） 。
- 区对有相似特性的页进行分组 。区的划分没有任何物理意义，仅仅是为了管理页采取的逻辑分组
- linux使用三种区： ZONE_DMA：能执行DMA（直接内存访问）的区 ZONE_NORMAL：能正常映射的区 ZONE_HIGHEM：不能永久映射到内核地址空间的“高端内存”
- 区的数据结构位于的struct zone
2. 页相关接口
- 内核提供了一种请求内存的底层机制，提供了访问接口，接口都以页为端午分配内存，定义与中
// 分配2^order个连续的物理页，并返回指针
struct page* alloc_pages(unsigned int gfp_mask, unsigned int order)
// 将页转换为逻辑地址,页是连续的，其他页紧随其后
unsigned long __get_free_pages(unsigned int gfp_mask, unsigned int order)
// 只获取一页，高端地址分配需要使用此函数
struct page* alloc_page(unsigned int gfp_mask)
unsigned long get_free_page(unsigned int gfp_mask)
//获取填充内容为0的页
unsigned long get_zeroed_page(unsigned int gfp_mask)
//释放页
void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)
void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
void free_page(unsigned int order)
// 与用户空间的malloc函数类似，最通用的接口 。提供用于获得以字节为单位的一块内核内存
// 定义与中
void *kmalloc(size_t siez, int flags)
// kmalloc相反函数，释放空间
void kfree(const void *ptr)
// 确保分配的页在物理地址上是连续的
// 定义与
void* vmalloc(unsigned long size)
//释放空间
void vfree(void *addr)
- gfp_mask标志，在中，分为三类：行为修饰符，区修饰符和类型 行为修饰符：内核如何分配所需的内存 区修饰符：从哪儿分配内存 类型：组合了行为修饰符和区修饰符
3. slab
- slab提供通用数据结构缓存层的角色，slab会给每个处理器维持一个对象告诉缓存（空闲链表）
- 适用于需要创建和销毁很大的数据结构
- slab层把不同的对象划分为所谓告诉缓存组，每个告诉缓存都存放不同类型的对象（每种对象类型对应一个高速缓存）
- 每个slab处于三种状态之一：慢，部分或空
- 多个salb组成一个高速缓存，各种数据结构： slab的：struct slab 高速缓存：kmem_cache_s 满链表：slabs_full 部分链表：slabs_partial 空链表：slabs_empty
4. 高端内存的映射
- 高端内存的页不能永久映射到内核地址空间中，所以某种标志获得的页不可能有逻辑地址
- x86系统上，高端内存中的页被映射到3GB-4GB的逻辑地址
- 映射相关接口：
//映射一个给定的page结构到内核地址空间：
void kmap(sturct page *page)
//解除映射关系
void kunmap(struct page* page)
//临时映射
void *kmap_atomic(sturct page *page, enum km_type type)
八. 虚拟文件系统1. 基本概念
- 虚拟文件系统：VFS，提供文件系统接口 。通过VFS，可以利用标准的unix文件系统调用堆不同介质的不同文件进行操作
- linux支持相当多的文件系统（超过50种）： 本地文件系统： ext2, ext3 网络文件系统：NFS，Coda
- VFS中有四个主要的对象类型 超级快对象，代表一个已安装文件系统 索引节点对象，代表一个文件 目录项对象，代表一个目录项 文件对象，代表由进程打开的文件
