Linux物理内存描述

Linux物理内存描述

linux使用于广泛的体系结构，因此需要用一种与体系结构无关的方式来描述内存。linux用VM描述和管理内存。在VM中兽药的普遍概念就是非一致内存访问。对于大型机器而言，内存会分成许多簇，依据簇与处理器“距离”的不同，访问不同的簇会有不同的代价。

每个簇都被认为是一个节点（pg_data_t)，每个节点被分成很多的成为管理区（zone)的块，用于表示内存中的某个范围。除了ZONE_DMA,ZONE_NORMAL,ZONE_HIGHMEM以外，linux2.6.32中引入了ZONE_MOVABLE，用于适应大块连续内存的分配。

每个物理页面由一个page结构体描述，所有的结构都存储在一个全局的mem_map数组中（非平板模式），该数组通常存放在ZONE_NORMAL的首部，或者就在校内存系统中为装入内核映像而预留的区域之后。

节点

内存的每个节点都有pg_data_t描述，在分配一个页面时，linux采用节点局部分配的策略，从最靠近运行中的CPU的节点分配内存。由于进程往往是在同一个CPU上运行，因此从当前节点得到的内存很可能被用到。

1. /* 
2.  * The pg_data_t structure is used in machines with CONFIG_DISCONTIGMEM 
3.  * (mostly NUMA machines?) to denote a higher-level memory zone than the 
4.  * zone denotes. 
5.  * 
6.  * On NUMA machines, each NUMA node would have a pg_data_t to describe 
7.  * it's memory layout. 
8.  * 
9.  * Memory statistics and page replacement data structures are maintained on a 
10.  * per-zone basis. 
11.  */  
12. struct bootmem_data;  
13. typedef struct pglist_data {  
14.      /*该节点内的内存区。可能的区域类型用zone_type表示。 */  
15.     struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];  
16.      /* 该节点的备用内存区。当节点没有可用内存时，就从备用区中分配内存。*/  
17.     struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];  
18.       /*可用内存区数目，即node_zones数据中保存的最后一个有效区域的索引*/  
19.     int nr_zones;  
20. #ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP /* means !SPARSEMEM */   
21.      /* 在平坦型的内存模型中，它指向本节点第一个页面的描述符。 */  
22.     struct page *node_mem_map;  
23. #ifdef CONFIG_CGROUP_MEM_RES_CTLR   
24.     /*cgroup相关*/  
25.     struct page_cgroup *node_page_cgroup;  
26. #endif   
27. #endif   
28.   /** 
29.           * 在内存子系统初始化以前，即boot阶段也需要进行内存管理。 
30.           * 此结构用于这个阶段的内存管理。 
31.           */  
32.     struct bootmem_data *bdata;  
33. #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG   
34.     /* 
35.      * Must be held any time you expect node_start_pfn, node_present_pages 
36.      * or node_spanned_pages stay constant.  Holding this will also 
37.      * guarantee that any pfn_valid() stays that way. 
38.      * 
39.      * Nests above zone->lock and zone->size_seqlock. 
40.      */  
41.         /*当系统支持内存热插拨时，用于保护本结构中的与节点大小相关的字段。 
42.             哪调用node_start_pfn，node_present_pages，node_spanned_pages相关的代码时，需要使用该锁。 
43.           */  
44.     spinlock_t node_size_lock;  
45. #endif   
46.     /*起始页面帧号，指出该节点在全局mem_map中 
47.     的偏移*/  
48.     unsigned long node_start_pfn;  
49.     unsigned long node_present_pages; /* total number of physical pages */  
50.     unsigned long node_spanned_pages; /* total size of physical page range, including holes */  
51.     /*节点编号*/                          
52.     int node_id;  
53.     /*等待该节点内的交换守护进程的等待队列。将节点中的页帧换出时会用到。*/  
54.     wait_queue_head_t kswapd_wait;  
55.     /*负责该节点的交换守护进程。*/  
56.     struct task_struct *kswapd;  
57.     /*由页交换子系统使用，定义要释放的区域大小。*/  
58.     int kswapd_max_order;  
59. } pg_data_t;