【Linux 内核 内存管理】物理内存组织结构 ⑥ ( 物理页 page 简介 | 物理页 page 与 MMU 内存管理单元 | 内存节点 pglist_data 与 物理页 page 联系 )

内存管理系统 $3$级结构 :

① 内存节点 Node ,

② 内存区域 Zone ,

③ 物理页 Page ,

Linux 内核中 , 使用 上述 $3$ 级结构 描述 和 管理 " 物理内存 " ;

一、物理页 page 简介

---

1、物理页 page 引入

" 内存节点 " node 是内存管理的 最顶层结构 ,

" 内存节点 " 再向下划分 , 就是 " 内存区域 " zone ,

" 内存区域 " 再向下划分 , 就是 " 物理页 " page ;

2、物理页 page 与 MMU 内存管理单元

在 Linux 内核中 , MMU 内存管理单元 , 主要作用是 将 " 虚拟地址 " 映射到 真实的 " 物理地址 " 中 ,

MMU 将 物理页 page 作为内存管理基本单位 ,

不同体系结构的支持的 物理页 大小也不同 ,

• $32$ 位体系结构中 , 支持的物理页大小为 $4$ kb ,
• $64$ 位体系结构中 , 支持的物理页大小为 $8$ kb ,
• MIPS $64$ 位体系结构中 , 支持的物理页大小为 $16$ kb ,

3、物理页 page 结构体

" 物理页 " page 是 Linux 内核 " 内存管理 " 中的 最小单位 ,

物理页 中的 " 物理地址 " 是连续的 ,

每个 " 物理页 " 使用 struct page 结构体 进行描述 ;

为了节省 " 内存管理 " 的内存开销 , 物理页的描述符 page 中都是 union 联合体 , 如 :

struct page {
    
    
	union {
    
    
		struct address_space *mapping;	/* If low bit clear, points to
						 * inode address_space, or NULL.
						 * If page mapped as anonymous
						 * memory, low bit is set, and
						 * it points to anon_vma object:
						 * see PAGE_MAPPING_ANON below.
						 */
		void *s_mem;			/* slab first object */
		atomic_t compound_mapcount;	/* first tail page */
		/* page_deferred_list().next	 -- second tail page */
	};
}

4、Linux 内核源码中的 page 结构体

" 物理页 " 使用 page 结构体 进行描述 , 该结构体又称为 " 页描述符 " ;

该 page 结构体 定义在 Linux 内核源码的 linux-4.12\include\linux\mm_types.h#40 位置 ;

二、内存节点 pglist_data 与 物理页 page 联系

---

" 内存节点 " pglist_data 结构体 与 " 物理页 " page 结构体 的联系 :

在 " 内存节点 " pglist_data 结构体 中的 node_mem_map 成员 就是 该 " 内存节点 " 中所有的 " 物理页 " 描述符 page 结构体 数组 ;

CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP 宏定义指的是 " 除 稀疏内存模型 之外 " 的情况 , 该情况下 声明 struct page *node_mem_map 页描述数组 ;

typedef struct pglist_data {
    
    
#ifdef CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP	/* means !SPARSEMEM */
	// 页描述数组
	struct page *node_mem_map;
#endif
}

参考 【Linux 内核 内存管理】物理内存组织结构 ③ ( 内存管理系统三级结构 | 内存节点描述 | 内存节点 pglist_data 结构体 | pglist_data 结构体源码 ) 博客 ;