Linux伙伴系统(四)--释放页



Linux内存释放函数之间的调用关系如下图所示
 
         
 
可以看到，落脚点是__free_pages()这个函数，它执行的工作的流程图如下图所示
 
        
 下面是该函数的具体代码
 
[cpp]  
void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)  
{  
    if (put_page_testzero(page)) {/*判断页没有被使用*/  
        trace_mm_page_free_direct(page, order);  
        if (order == 0)/*单页则释放到每CPU页框高速缓存中*/  
            free_hot_page(page);    www.2cto.com  
        else           /*多页则释放到伙伴系统*/  
            __free_pages_ok(page, order);  
    }  
}  
 
首先该函数要通过页描述符的引用计数来判断该页是否是空闲的
确定页是空闲的后，再判断要释放多少个页面，如果是单个页面则将该页作为热页释放到pcp中，如果是多页则释放到伙伴系统中
 
[cpp]  
void free_hot_page(struct page *page)  
{  
    trace_mm_page_free_direct(page, 0);  
    free_hot_cold_page(page, 0);  
}  
 
free_hot_page是free_hot_cold_page的封装
 
[cpp]  
static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)  
{  
    struct zone *zone = page_zone(page);  
    struct per_cpu_pages *pcp;  
    unsigned long flags;  
    int migratetype;  
    int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);  
    www.2cto.com  
    kmemcheck_free_shadow(page, 0);  
  
    if (PageAnon(page))  
        page->mapping = NULL;  
    if (free_pages_check(page))  
        return;  
  
    if (!PageHighMem(page)) {  
        debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);  
        debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);  
    }  
    arch_free_page(page, 0);  
    kernel_map_pages(page, 1, 0);  
  
    /*获取对应的pcp结构*/  
    pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;  
    /*获取迁移类型*/  
    migratetype = get_pageblock_migratetype(page);  
    set_page_private(page, migratetype);  
    local_irq_save(flags);  
    if (unlikely(wasMlocked))  
        free_page_mlock(page);  
    __count_vm_event(PGFREE);  
  
    /* 
     * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists. 
     * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being 
     * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those 
     * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free 
     * excessively into the page allocator 
     */  
     /*只有不可移动页，可回收页和可移动页才能放到每CPU页框高速缓存中，如果 
        迁移类型不属于这个范围，则要将该页释放回伙伴系统*/  
    if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {  
        if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {  
            free_one_page(zone, page, 0, migratetype);  
            goto out;  
        }  
        migratetype = MIGRATE_MOVABLE;  
    }  
  
    if (cold)/*冷页插入表尾*/  
        list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);  
    else     /*热页插入表头*/    www.2cto.com  
        list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);  
    pcp->count++;  
    /*如果pcp中的页面数超过了high,则释放2^batch个单页给伙伴系统*/  
    if (pcp->count >= pcp->high) {  
        free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);  
        pcp->count -= pcp->batch;  
    }  
  
out:  
    local_irq_restore(flags);  
    put_cpu();  
}  
 
伙伴系统的分支__free_pages_ok()先对释放的页做了些检查，然后具体的释放通过调用free_one_page()-->__free_one_page()来完成
 
[cpp]  
static inline void __free_one_page(struct page *page,  
        struct zone *zone, unsigned int order,  
        int migratetype)  
{  
    unsigned long page_idx;  
  
    if (unlikely(PageCompound(page)))  
        if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))  
            return;  
  
    VM_BUG_ON(migratetype == -1);  
  
    /*得到页框在所处最大块中的偏移*/  
    page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);  
  
    VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));  
    VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));  
  
    /*只要阶数小于MAX_ORDER-1就有合并的机会*/  
    while (order < MAX_ORDER-1) {  
        unsigned long combined_idx;  
        struct page *buddy;  
  
        /*找到page所处块对应的伙伴块*/  
        buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);  
        /*如果伙伴块不是空闲的则不执行下面的合并操作*/  
        if (!page_is_buddy(page, buddy, order))  
            break;  
  
        /* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */  
        list_del(&buddy->lru);/*将伙伴块从块链表中删除*/  
        zone->free_area[order].nr_free--;  
        rmv_page_order(buddy);  
        /*计算出合并块的起始页框的偏移*/  
        combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);  
        /*得到合并块的起始页描述符*/  
        page = page + (combined_idx - page_idx);  
        page_idx = combined_idx;/*修改块的起始页偏移*/  
        order++;/*阶数加1表明合并完成*/  
    }    www.2cto.com  
    /*重新设置块的阶数*/  
    set_page_order(page, order);  
    /*将新块添加到对应的链表中*/  
    list_add(&page->lru,  
        &zone->free_area[order].free_list[migratetype]);  
    zone->free_area[order].nr_free++;  
}  
 
这里面涉及到两个辅助函数，_page_find_buddy()用来找到是释放块的伙伴，如果找到了一个空闲的伙伴块要通过_find_combined_index()用来定位合并块的起始页框，因为一个块的伙伴块有可能在该块的前面，也有可能在该块的后面，这两个函数的实现非常简洁巧妙，全是通过位操作来实现的
 
[cpp]  
static inline struct page *  
__page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)  
{  
    unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);  
  
    return page + (buddy_idx - page_idx);  
}  
 
[cpp]  
<span style="font-size:12px;">static inline unsigned long  
__find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)  
{  
    return (page_idx & ~(1 << order));  
}</span>  
 
我们可以通过一个简单的情形来模拟一下这个过程，假设现在有一个将要释放的页，它的order为0，page_idx为10  www.2cto.com  
 
则先计算它的伙伴 10^(1<<0) = 11,然后计算合并后的起始页偏移为10&~(1<<0) = 10,现在就得到了一个order为1的块，起始页偏移为10，它的伙伴为10^(1<<1)=8,合并后的起始页偏移为10&~(1<<1)=8,如此推导下去，我们可以通过下图和下表更清晰地分析这个过程
 
 
其中pi代表page_idx, ci代表combined_idx
 
 
 
作者 vanbreaker

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