《深入Linux内核架构》笔记：(N)UMA模型中的内存组织
《深入Linux内核架构》笔记：(N)UMA模型中的内存组织
1.概述
在Linux中，内核对一致和非一致内存访问系统使用相同的数据结构，因此针对各种不同形式的内存布局，各个算法几乎没有什么差别。在UMA系统上，只使用一个NUMA结点来管理整个系统内存。
首先内在划分为结点。每个结点关联到系统中的一个处理器，在内核中表示为pg_data_t的结构。
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各个结点又划分为内存域，是内存的进一步细分。例如，对可用于(ISA设备的)DMA操作的内存区是有限制的。只有前16M适用，还有一个高端内存区域无法直接映射。在二者之间是通用的“普通”内存区。因此一个结点最多有3个内存域组成，如下图
内核引入了下列常量来枚举系统中的所有内存域：
- <mmzone.h>
- enum zone_type {
- #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
- ZONE_DMA ,
- #endif
- #ifdef CONFIG_ZONE_DMA32
- ZONE_DMA32 ,
- #endif
- ZONE_NORMAL ,
- #ifdef CONFIG_HIGHMEM
- ZONE_HIGHMEM,
- #endif
- ZONE_MOVABLE,
- MAX_NR_ZONES
- };
◆ ZONE_DMA标记适合DMA的内存域。该区域的长度依赖于处理器类型。
◆ ZONE_DMA32标记了使用32位地址字可寻址、适合DMA的内存域。显然只有在64位系统上两种DMA内存域才有差别。
◆ ZONE_NORMAL标记了可直接映射到内核段的普通内存域。这是在所有体系结构上保证都会存在的唯一内存域，但无法保证该地址范围对应了实际的物理内存。
◆ ZONE_HIGHMEM标记了走出内核段的物理内存。
此外内核定义了一个伪内存域ZONE_MOVABLE，在防止物理内存碎片的机制中需要使用该内存域。
MAX_NR_ZONES充当结束标记，在内核想要迭代系统中的所有内存域时，会用到该常量。
各个内在域都关联了一个数组，用来组织属于该内存域的物理内存页（内核中称为页帧）。对每个页帧，都分配了一个struct page的结构以及所需的管理数据。
出于性能考虑，在为进程分配内存时，内核总是试图在当前运行的CPU相关系的NUMA结点上进行。但这并不总是可行的，例如，该结点的内存可能已经用尽。对此类情况，每个结点都提供了一个备用列表。该列表包含了其他结点，可用于代替当前结点分配内存。列表项的位置越靠后，就越不适合分配。
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