Linux3.10内存管理教程：节点与域初始化

"节点初始化-无涯教程-python3教程完整离线版" 本文将深入探讨Linux内核的内存管理机制，特别是针对Linux 3.10版本，介绍内存初始化过程，包括节点(node)、区域(zone)和页(page)的关系，以及伙伴系统(buddy system)和slab分配器的工作原理。在Linux启动时，内存管理是至关重要的一个环节，它确保了系统有效地利用内存资源，同时为进程虚拟地址管理打下基础。 1. 物理内存的布局与获取 在Linux系统启动早期，尤其是在x86架构下，系统在实模式下通过调用BIOS中断0x15，即e820功能，来获取物理内存的布局。这个过程发生在arch/x86/boot/main.c中的detect_memory()函数。e820entry结构体用于存储BIOS报告的内存区域信息。 2. 物理内存管理模型 - Node: 在多处理器系统中，节点(node)代表内存的物理位置，对应于物理CPU。每个节点可能包含一个或多个内存区域。 - Zone: 区域(zone)是内存的逻辑划分，如DMA、Normal和HighMem等，它们根据内存的特性进行分类，如是否支持直接内存访问(DMA)。 - Page: 页(page)是最小的内存分配单位，通常为4KB。页表结构用于跟踪内存的使用情况，映射物理页到虚拟地址。 3. 内存初始化 - Linux分页：Linux使用分页机制将物理地址映射到虚拟地址，实现地址翻译。 - Setup_arch: 这个函数在初始化过程中负责设置体系结构相关的参数，包括内存管理的初始配置。 - per-CPU area初始化：为每个CPU维护一个特定的数据区域，存放CPU特定的状态信息。 - 节点和域初始化：zone_sizes_init函数初始化zone的大小信息，定义了不同类型的内存区域。 - 启用内核内存分配器：如伙伴系统和slab分配器被激活，以提供内存分配服务。 4. 伙伴系统和slab分配器 - 伙伴系统：适用于大块内存的分配，通过分裂和合并页来管理空闲内存，保证快速分配和回收。 - Slab分配器：针对小块内存，它预先分配并缓存对象，提高小内存分配的效率，slab、slub和slob是不同版本的实现。 5. 进程虚拟内存 - 进程准备知识：了解进程的生命周期和上下文切换。 - 文件和虚拟内存：虚拟内存系统允许进程使用文件作为内存的一部分，实现内存映射文件。 - 虚拟内存区操作：如mmap和munmap用于创建和删除地址区间，实现动态加载和卸载内存映射。 内存管理是Linux内核的核心组成部分，它涉及到物理内存的布局、分配策略、地址映射等多个方面。理解这些概念对于优化系统性能、调试和开发内核模块至关重要。