Linux 内核源码 linux-4.12\mm\memblock.c#34 位置 , 定义了 struct memblock 类型的变量 , 在该结构体赋值时 , .bottom_up = false 将 bottom_up 设置为了 false , 表示内存从 高地址向下分配 ;
在 memblock_add 函数 中 , 调用 memblock_add_range 函数 插入了一块内存 ;
① 添加内存 : memblock_add 函数 , 将 内存块区域 添加到 memblock.memory 成员中 , 即 插入一块可用的物理内存 ;
memblock 分配器 定义在 Linux 内核源码的 linux-4.12\include\linux\memblock.h#48 位置 ;
ARM64 架构体系中 , 不能使用 bootmem 引导内存分配器 , 使用的是 memblock 分配器 ;
memblock 分配器 中 , 内存块区域 使用 struct memblock_region 结构体进行描述 ,
传统的计算机结构中,整个物理内存都是一条线上的,CPU访问整个内存空间所需要的时间都是相同的。这种内存结构被称之为UMA(Uniform Memory Architecture,一致存储结构)。但是随着计算机的发展,一些新型的服务器结构中,尤其是多CPU的情况下,物理内存空间的访问就难以控制所需的时间相同了。在多CPU的环境下,系统只有一条总线,有多个CPU都链接到上面,而且每个CPU都有自己本地的物理内存空间,但是也可以通过总线去访问别的CPU物理内存空间,同时也存在着一些多CPU都可以共同访问的公共物理内存空间。于是乎这就出现了一个新的情况,由于各种物理内存空间所处的位置不同,于是访问它们的时间长短也就各异,没法保证一致。对于这种情况的内存结构,被称之为NUMA(Non-Uniform Memory Architecture,非一致存储结构)。事实上也没有完全的UMA,比如常见的单CPU电脑,RAM、ROM等物理存储空间的访问时间并非一致的,只是纯粹对RAM而言,是UMA的。此外还有一种称之为MPP的结构(Massive Parallel Processing,大规模并行处理系统),是由多个SMP服务器通过一定的节点互联网络进行连接,协同工作,完成相同的任务。从外界使用者看来,它是一个服务器系统。
memblock 分配器 涉及到 内存块 类型 , 在 Linux 内核中 , 使用 struct memblock_type 结构体 描述 ,
1.引导内存分配器的作用因为内核里面有很多内存结构体,不可能在静态编译阶段就静态初始化所有的这些内存结构体。另外,在系统启动过程中,系统启动后的物理内存分配器本身也需要初始化,如伙伴分配器,那么伙伴分配器如何获取内存来初始化自己呢 ?为了达到这个目标,我们先实现一个满足要求的但是可能效率不高的笨家伙,引导内存分配器。用它来负责系统初始化初期的内存管理, 最重要的, 用它来初始化我们内存的数据结构, 直到我们真正的内存管理器被初始化完成并能投入使用, 我们将旧的内存管理器丢掉。
memory:表示可用可分配的内存; 结束完memblock算法初始化前的准备工作,回到memblock算法初始化及其算法实现上面。memblock是一个很简单的算法。
我们接着看linux初始化内存的下半部分,等内存初始化后就可以进入真正的内存管理了,初始化我总结了一下,大体分为三步:
作者:dengxuanshi,腾讯 IEG 后台开发工程师 以下源代码来自 linux-5.10.3 内核代码,主要以 x86-32 为例。 Linux 内存管理是一个很复杂的“工程”,它不仅仅是对物理内存的管理,也涉及到虚拟内存管理、内存交换和内存回收等 物理内存的探测 Linux 内核通过 detect_memory()函数实现对物理内存的探测 void detect_memory(void) { detect_memory_e820(); detect_memory_e801(); d
内存管理是操作系统内核中最复杂的部分之一, start_kernel函数在内核启动第一个init进程前初始化了所有的内核特性(包括那些依赖于不同架构的特性),你也许还记得引导时创立的临时页表,但复杂的内存管理部分还没有开始,当start_kernel函数被调用时,我们会看到初期内存管理到更复杂的内存管理数据结构和技术的转变,为了更好的理解内核的初始化过程,我们需要对这些技术有更清晰的理解,今天我们会着重讨论这个过程,主要针对初期的内存管理memblock的介绍。
看了很多关于linux内存管理的文章还是云里雾里,听了很多关于linux内存管理的课程还是一头雾水。其实很多时候造成不懂的原因不是资料太少,恰恰是资料太多,而且各个内核版本的差异,32位64位的不同,文章的胡编乱造等都给读者带来疑惑。本着对内存深度剖析的态度,希望以版本kernel-4.14,架构AARCH64为专题做个内存管理的架构性整理。
在内存管理的上下文中, 初始化(initialization)可以有多种含义. 在许多CPU上, 必须显式设置适用于Linux内核的内存模型. 例如在x86_32上需要切换到保护模式, 然后内核才能检测到可用内存和寄存器.
内存是计算机系统中最重要的核心资源之一,Buddy 系统是 Linux 最底层的内存管理机制,它使用 Page 粒度来管理内存。通常情况下一个 Page 的大小为 4K,在 Buddy 系统中分配、释放、回收的最小单位都是 Page。
有了armv8架构访问内存的理解,我们来看下linux在内存这块的初始化就更容易理解了。
我们知道linux系统内核的主要工作之一是管理系统中安装的物理内存,系统中内存是以page页为单位进行分配,每个page页的大小是4K,如果我们需要申请使用内存则内核的分配流程是这样的,首先内核会为元数据分配内存存储空间,然后才分配实际的物理内存页,再分配对应的虚拟地址空间和更新页表。
具体的算法初始化则回到start_kernel()函数接着往下走,下一个函数是mm_init():
随着linux的代码更新,阅读linux-4.15代码,从中发现很多与众不同的地方。之所以与众不同,就是因为和我之前从网上博客或者书籍中看到的内容有所差异。当然了,并不是为了表明书上或者博客的观点是错误的。而是因为linux代码更新的太快,网上的博客和书籍跟不上linux的步伐而已。究竟是哪些发生了差异了?例如:kernel image映射区域从原来的linear mapping region(线性映射区域)搬移到VMALLOC区域。因此,我希望通过本篇文章揭晓这些差异。当然,我相信不久的将来这篇文章也将会成为一段历史。
在linux内核中,所有的物理内存都用struct page结构来描述,这些对象以数组形式存放,而这个数组的地址就是mem_map。内核以节点node为单位,每个node下的物理内存统一管理,也就是说在表示内存node的描述类型struct pglist_data中,有node_mem_map这个成员,其针对平坦型内存进行描述(CONFIG_FLAT_NODE_MEM_MAP),与此相反的是SPARSEMEM,其稀疏性内存描述。
1. 启动过程中的内存初始化 首先我们来看看start_kernel是如何初始化系统的, start_kerne定义在init/main.c?v=4.7, line 479 其代码很复杂, 我们只截取
在我们使用ARM等嵌入式Linux系统的时候,一个头疼的问题是GPU,Camera,HDMI等都需要预留大量连续内存,这部分内存平时不用,但是一般的做法又必须先预留着。目前,Marek Szyprowski和Michal Nazarewicz实现了一套全新的Contiguous Memory Allocator。通过这套机制,我们可以做到不预留内存,这些内存平时是可用的,只有当需要的时候才被分配给Camera,HDMI等设备。下面分析它的基本代码流程。
前言: 书接上回《内存映射技术分析》,继续来分析一下linux的物理内存管理。 分析: 1,物理内存 PC上的内存条,或者手机上的内存芯片,物理上实实在在的内存,就是物理内存。大小是硬件决定的,一般就是一个起始地址,加上大小。地址如何分配呢?PC上作者也不太懂,听闻BIOS可以配置。在ARM上,作者曾经看过一份电路图,当时的图上,使用32bit的高2bit作为chip select,后面的30bit作为地址总线,看过chip select信号之后,作者才明白为什么在代码上要配置起始的地址不是0,因为硬件
该文介绍了如何使用fdisk命令行工具进行磁盘分区。首先介绍了fdisk命令的常用参数,然后通过一个具体的实例,展示了如何通过fdisk命令创建一个磁盘分区。在创建分区时,需要输入分区号、起始柱面和结束柱面。最后,介绍了在驱动程序中如何分配一个gendisk来存储分区信息。
内核中把物理内存的低端区域作为直接映射区,高地址区域定义为高端内存,通过一个变量high_memory来界定他们的分界线。high_memory是一个虚拟地址,定义了高端内存被允许映射到内核的起始地址。
于浩进,linux内核爱好者,现就职于北京灵汐科技有限公司,任职BSP工程师,主要负责IP验证、多媒体驱动开发及一些bring up等工作。
利用默认的内存管理函数new/delete或malloc/free在堆上分配和释放内存会有一些额外的开销。
Linux 内核 初始化 完成之后 , 就会 丢弃 引导内存分配器 , 如 : bootmem 分配器 , memblock 分配器 ;
作者简介: 周文嘉: 曾服务于ARM、阿里系子公司、HTC等公司。10年以上工作经验,主要从事系统软件开发,涵盖:系统库开发、指令集优化、Linux内核开发等。累计为某些开源社贡献过一定数量的patch。 在 Linux 内核启动之后,对于 32 位的系统来说,他会把 0 ~ 896M 这部分低端内存(low memory)都做线性映射,不管这部分内存是否需要用到。对于 64 位的系统,内核会把所有的物理(一般情况如此,除非物理内存特别大)内存都映射出来。这么做的目的是啥?这里先说结论,然后分析代码。 这么
32位操作系统的内存布局很经典,很多书籍都是以32位系统为例子去讲解的。32位的系统可访问的地址空间为4GB,用户空间为1GB ~ 3GB,内核空间为3GB ~ 4GB。
在初始化内存的结点和内存区域之前, 内核先通过pagging_init初始化了内核的分页机制.
① 内核空间 ( Kernel Space ) : 寻址范围 0x FFFF 0000 0000 0000 ~ 0x FFFF FFFF FFFF FFFF ;
在使用没有垃圾回收的语言时(如 C/C++),可能由于忘记释放内存而导致内存被耗尽,这叫 内存泄漏。由于内核也需要自己管理内存,所以也可能出现内存泄漏的情况。为了能够找出导致内存泄漏的地方,Linux 内核开发者开发出 kmemleak 功能。
硬件平台: 全志R/V/F/MR/H 系列芯片。软件平台: Tina v3.5 及后续版本。
前面的前奏已经分析介绍了建立内核页表相关变量的设置准备,接下来转入正题分析内核页表的建立。
memblock算法是linux内核初始化阶段的一个内存分配器(它取代了原来的bootmem算法),实现较为简单。负责page allocator初始化之前的内存管理和分配请求。
我们来看看内核是如何把设备树解析成所需的device_node。Linux最底层的初始化部分在HEAD.s中,这是汇编代码,暂且不作过多讨论。在head.s完成部分初始化之后,就开始调用C语言函数,而被调用的第一个C语言函数就是start_kernel:
libcurl参数很多,一不小心就容易遇到问题。曾经就遇到过一个很蛋疼的问题:libcurl断点下载>>
内存是程序运行必不可少的资源,由操作系统分配和管理。作为程序员,我们通常做的只能是申请和归还。本文主要介绍C++内存的申请和释放(归还),以及注意事项。
📷 前言: 通常,我们在栈空间开辟的内存都是固定的,这是十分不方便使用的。为了更加灵活的分配和使用内存,我们要学习C语言中一些常用的与内存分配相关联的函数。顺便,我们会补充数组中柔性数组的知识。 内存分区模型: 📷 本期内容,就是学习动态内存分配,着手堆区的使用。下面进入正文部分。 ---- 动态内存函数 包含头文件 <stdlib.h> 🪂1、malloc 作用:这个函数向内存申请一块连续可用的空间,并返回指向这块空间的指针。 🛸🛸格式:malloc(size_t size); 🎄🎄如果开辟成
CMA是reserved的一块内存,用于分配连续的大块内存。当设备驱动不用时,内存管理系统将该区域用于分配和管理可移动类型页面;当设备驱动使用时,此时已经分配的页面需要进行迁移,又用于连续内存分配;其用法与DMA子系统结合在一起充当DMA的后端,具体可参考《没有IOMMU的DMA操作》。
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前面构建内存管理框架,已经将内存管理node节点设置完毕,接下来将是管理区和页面管理的构建。此处代码实现主要在于setup_arch()下的一处钩子:x86_init.paging.pagetable_init()。据前面分析可知x86_init结构体内该钩子实际上挂接的是native_pagetable_init()函数。
我们之前讲了在memblock完成之后, 内存初始化开始进入第二阶段, 第二阶段是一个漫长的过程, 它执行了一系列复杂的操作, 从体系结构相关信息的初始化慢慢向上层展开, 其主要执行了如下操作
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