问答 检测留言C setup_arch->paging_init->bootmem_init->memblock_allow_resize返回 - mm_init->mem_init返回
----此时memblock消亡,buddy初始化完成,开启了基于虚拟内时代的 buddy内存管理器时代
流程
setup_arch(&command_line);->paging_init
bootmem_init
find_limits(&min_low_pfn, &max_low_pfn, &max_pfn);
sparse_init
zone_sizes_init(min_low_pfn, max_low_pfn, max_pfn);
// 申请 struct page 所在的空间
free_area_init(max_zone_pfn);
pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid); // &contig_page_data
free_area_init_node(nid);
alloc_node_mem_map(pgdat); // struct page 相关的配置
struct page * map = memblock_alloc_node(size, SMP_CACHE_BYTES, pgdat->node_id);
// 为 struct page 申请空间
// struct page 的个数 为 (6000 0000 - 5000 0000)/0x1000
// memblock_reserve: [0x5fdf6000-0x5fff5fff]
// 20 0000 个字节
// 一个 struct page 为 0x20 字节
// (6000 0000 - 5000 0000)/0x1000 * 0x20
// 申请的起始地址为 cfdf6000 , 大小为 0x20 0000
pgdat->node_mem_map = map + offset;
// map : cfdf6000
// offset : 0
// pgdat->node_mem_map : cfdf6000
mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map;
// mem_map = pgdat->node_mem_map = cfdf6000
free_area_init_core(pgdat); // zone相关的设置
struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
zone_init_internals(zone, j, nid, freesize);
setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
// 申请一块地址,大小 0x20
// 作用是什么 ? 返回的起始地址 是 0x5fffddc0,对应虚拟地址是 0xcfffddc0
// memblock_reserve: [0x5fffddc0-0x5fffdddf]
// 返回的虚拟地址 存储到 了 zone->pageblock_flags 中
init_currently_empty_zone
zone_init_free_lists(zone);
// order 取值范围 为 [0,...,MAX_ORDER(11)]
// t 取值范围 为 [MIGRATE_UNMOVABLE(0), ... MIGRATE_TYPES(8)]
INIT_LIST_HEAD(&zone->free_area[order].free_list[t]);
zone->free_area[order].nr_free = 0;
zone->initialized = 1;
memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn); // 将 创建的 (6000 0000 - 5000 0000)/0x1000 * 0x20 个 struct page 一次 遍历,并 reserved
start_pfn = 50000;
end_pfn= 60000;
size = end_pfn - start_pfn;
memmap_init_zone(size, nid, zone, start_pfn, range_end_pfn, MEMINIT_EARLY, NULL, MIGRATE_MOVABLE);
page = pfn_to_page(pfn);
if (IS_ALIGNED(pfn, pageblock_nr_pages)) set_pageblock_migratetype(page, migratetype);
empty_zero_page = virt_to_page(zero_page); // empty_zero_page 为 cfff5ec0
// 之前 zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
// zero_page 为 cfff6000
// 申请的空间刚好在 全部的 struct page 上面
// 申请了 一物理页(4096B) 空间,返回了 虚拟地址
// 以 虚拟地址 zero_page 得到 对应这块地址的 struct page 即 empty_zero_page
// 函数过程
// 1. 根据 虚拟地址 zero_page 获取 物理地址A
// 2. 根据 物理地址A 右移 12 , 获取 pfn
// 3. 根据 pfn 获取 返回 (mem_map + ((pfn) - ARCH_PFN_OFFSET)) // ARCH_PFN_OFFSET = 50000
// 4. mem_map 是 **个page 的地址,结构体 类型为 struct page
// 5. 返回的是 一个 struct page 的结构体变量地址
// TODO
__flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);
// 将缓存中保存的数据向内存执行回写
// 从而将缓存内容反映到内存,以此确保缓存和内存间的一致性
// 这里是写了什么 ??? TODO
/*
setup_processor
struct proc_info_list *list = lookup_processor(midr); // __v6_proc_info
cpu_cache = *list->cache; // v6_cache_fns
__flush_dcache_page
if (!PageHighMem(page)) __cpuc_flush_dcache_area(page_address(page), page_size(page));
// 即 v6_flush_kern_dcache_area , 下面有 对 v6_flush_kern_dcache_area 的 重点解析,全局搜索
// page_address(page) : cfff 6000
// page_size(page) : 0x1000
*/
setup_arch
request_standard_resources(mdesc);
// 按照树状结构 注册 内存 kernel_code kernel_data
// TODO
build_all_zonelists
// TODO
page_alloc_init
// 订阅 CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD 信息
// 注册 CPUHP_PAGE_ALLOC_DEAD 发布时的处理函数 page_alloc_cpu_dead
// linux-2.6.30.4 是 notify chain机制, cpu_chain
mm_init
page_ext_init_flatmem
init_mem_debugging_and_hardening
report_meminit
// TODO
mem_init
set_max_mapnr(pfn_to_page(max_pfn) - mem_map);
max_mapnr = struct page 的个数(包括空洞的)
memblock_free_all
free_unused_memmap
// 释放 memblock 块 之间的空洞部分
// 例如 memblock_add 了三块
// 0 - 0x1000 0000
// 0x2000 0000 - 0x3000 0000
// 0x5000 0000 - 0x6000 0000
// 那么 0x1000 0000 - 0x2000 0000 就是空洞
// 那么 0x3000 0000 - 0x5000 0000 也是空洞
// **块空洞对应 下面的函数调用
// prev_end = 0x1000 0
// start = 0x2000 0
// free_memmap(prev_end, start);
// free_memmap -> memblock_free
// memblock_free 把一个逻辑块从memblock.reserved 移除
// free_unused_memmap 移除的 是 struct page 所在的地址
// 也就是之前 为 0x1000 0000 - 0x2000 0000 ,即 0x2000 0000 - 0x1000 0000 = 0x1000 0000 大小的空间建立了
// 0x1000 0000/0x1000 = 0x10000 个 struct page
// 这 0x10000 * sizeof(struct page) = 0x10000 * 0x20 = 0x200000
// 空间, 是之前 memblock_alloc 申请的
// 但是 这些空间的struct page 没有用(因为对应空洞物理页)
// 所以将他们释放了
reset_all_zones_managed_pages
// 初始化 contig_page_data.node_zones[].managed_pages 为 0
free_low_memory_core_early
for_each_reserved_mem_range(i, &start, &end) reserve_bootmem_region(start, end);
for_each_pfn do{
init_reserved_page(pfn); // null
INIT_LIST_HEAD(&page->lru);
__SetPageReserved(page);
}
// 针对 memblock.reserved 中的 每一块 reserved 内存
// 将内存对应的 struct page 的 flags 成员 __SetPageReserved
// 被 __SetPageReserved 的 物理页 永远不会 被 当做是 可申请的内存
// 被 __SetPageReserved 的 物理页 不在 buddy 的内存管理范围内
for_each_free_mem_range __free_memory_core(start, end);
__free_pages_memory
memblock_free_pages
// 不同于 memblock_free
// struct page *page, : 参数1: page的地址
// unsigned long pfn, :参数2: page frame number
// unsigned int order:参数3: order : 如果为0 表示 2^0 (即1) 个页
__free_pages_core
// struct page *page, : 参数1: page的地址
// unsigned int order:参数2: order : 如果为0 表示 2^0 (即1) 个页
__ClearPageReserved
__free_pages_ok
free_one_page
__free_one_page
// 针对 memblock.memory 中 memblock.reserved 的补集 中的每一块 内存
// 将内存对应的 struct page 加入到 free_list
totalram_pages_add
atomic_long_add(count, &_totalram_pages);
// 之前 是 0
// 现在 是 ee39
// end start num
// 50004 50000 4
// 50100 50008F8
// 5fdbd 51081ED3C
// 5fdf6 5fdf51
// 5fffd 5fffe1
free_highpages
// null
mem_init_print_info
// 打印如下信息
// ]Memory: 243940K/262144K available (5120K kernel code, 6569K rwdata, 736K rodata, 1024K init, 2134K bss, 18204K reserved, 0K cma-reserved)
// 这里本来应有 Virtual kernel memory layout 的打印
// 但是 去掉了,下面为linux中的commit id
// 1c31d4e96b8c205fe3aa8e73e930a0ccbf4b9a2b
memblock 向 buddy 过渡的本质
memblock 时代 物理内存和虚拟内存是怎么管控的
1. 页表(物理地址到虚拟地址的映射)
// 对应下面的 early map 类 和 map 类
2. 按区域 注册物理内存到 memblock 内存管理器中的 memblock 变量
// 对应下面的 memblock 类
buddy 时代 物理内存和虚拟内存是怎么管控的
1. 页表(物理地址到虚拟地址的映射)
2. 按物理页 注册物理内存到 buddy 内存管理器中的 struct page
memblock 切换 到 buddy , 只需要做
1. 不需要做页表的映射(因为memblock时代,已经做完了,buddy直接用就行了)
2. 将 注册到memblock内存管理器memblock变量中 的 物理页 注册到 buddy内存管理器中的struct page
另一个角度看 buddy 初始化
zone_sizes_init
A B C D E F K
build_all_zonelists
G H I J
mem_init
E F L
reset_all_zones_managed_pages
L
这几个函数主要是 初始化 struct pglist_data contig_page_data; 变量 的成员及 成员的成员
struct pglist_data // A
struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];// B
atomic_long_t managed_pages;// L
unsigned long zone_start_pfn; // C
struct free_area free_area[MAX_ORDER]; // D
struct list_head free_list[MIGRATE_TYPES]; // E
unsigned long nr_free;// F
struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];// G
struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];// H
struct zone *zone;// I
int zone_idx;// J
struct page *node_mem_map;// K
重点函数解析
v6_flush_kern_dcache_area
/*
*v6_flush_kern_dcache_area(void *addr, size_t size)
*
*Ensure that the data held in the page kaddr is written back
*to the page in question.
*
*- addr- kernel address
*- size- region size
*/
ENTRY(v6_flush_kern_dcache_area)
// r0 = cfff 6000
// r1 = 0x1000
addr1, r0, r1
// r1 = cfff 7000
bicr0, r0, #D_CACHE_LINE_SIZE - 1
// D_CACHE_LINE_SIZE = 32
// 32 -1 = 1F
// r0 = r0 bit_clear 1F = cfff 6000
// HARVARD_CACHE 已经 define
1:
#ifdef HARVARD_CACHE
mcrp15, 0, r0, c7, c14, 1@ clean & invalidate D line
// 写cp15 c7
// 写入的数据 依次是
// cfff 6000
// cfff 6020
// cfff 6040
// ...
// cfff 6fe0
// 作用是 Clean and invalidate data cache line
// Clean :
// 适用于write back 数据缓存
// 意味着如果缓存线包含尚未写入主内存的存储数据，则它现在将写入主内存
// 并且该行被标记为干净。
// invalidate :
// 表示缓存线（或缓存中的所有行）被标记为无效。
// 在将该行重新分配到某个地址之前，该行不会发生缓存命中。
// 对于写回数据缓存，这不包括清除缓存线，除非另有说明。
// cache line :
// 为了尽量减少控制信息的存储量，空间局部性属性用于将多个位置分组到同一标签下。
// 这个内存位置的逻辑块通常称为缓存线，通常为32字节长。
// Cache写机制分为write through和write back两种
// write back :
// Write-back（回写模式）在数据更新时只写入缓存Cache。
// 只在数据被替换出缓存时，被修改的缓存数据才会被写到后端存储。
// 此模式的优点是数据写入速度快，因为不需要写存储；
// 缺点是一旦更新后的数据未被写入存储时出现系统掉电的情况，数据将无法找回。
// Write-through :
// Write-through（直写模式）在数据更新时，同时写入缓存Cache和后端存储。
// 此模式的优点是操作简单；缺点是因为数据修改需要同时写入存储，数据写入速度较慢
// cache 写机制 之前被设置成了什么 ?? TODO
// early_mm_init 中有打印
// Memory policy: Data cache writeback
// early_mm_init 中不是设置,而是显示,设置在哪里,TODO
// write back 的设置有几个设置点
// 1. cp15 c1 // 控制开 write buffer/cache
// 2. pmd // 控制 pmd的bit[3:2] 为 11
// 3. pte// 控制 pte的bit[3:2] 为 11
// 内存 cfff 6000 - cfff 7000 被加载入缓存
// 如果 缓存中的数据有变化,但是 因为 cache 机制 为 write back, 所以此时还没写入内存
// mcrp15, 0, r0, c7, c14, 1 作用是
// 将 缓存中的数据写到 内存 cfff 6000 - cfff 7000
// 但是 内存 cfff 6000 - cfff 7000 中的数据 在 该操作前后 全部为 0(前后一致)
// 也就是说 没有修改过 内存 cfff 6000 - cfff 7000, 为什么还要 做cache 与内存的同步
#else
#endif
addr0, r0, #D_CACHE_LINE_SIZE
// D_CACHE_LINE_SIZE = 32 = 0x20
cmpr0, r1
blo1b
// r0 < r1 则跳转
#ifdef HARVARD_CACHE
movr0, #0
mcrp15, 0, r0, c7, c10, 4
// 写 cp15 c7
// 写入的数据是 0
// Data Synchronization Barrier (formerly Drain Write Buffer)
// Data synchronization barrier :
// 以前的数据写屏障，数据写载体（DWB）,现在叫DSB
// 数据同步屏障可以在特权和用户操作模式下执行
// B2.6.2数据同步屏障（DSB）
// 特点:
// 在DSB完成之前，DSB后面的任何指令都不能执行。
// CP15寄存器7注：该操作历来被称为DrainWriteBuffer或DataWriteBarrier（DWB）。
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