Linux内核内存管理( 三 ) _页面

能分配的大小有限，和能分配的大小相对较大；
内存只有在要被DMA访问的时候才需要物理上连续；
比要慢；
对应于kfree，可以分配连续的物理内存；
对应于vfree，分配连续的虚拟内存，但是物理上不一定连续。
分配内存的时候逻辑地址是连续的，但物理地址一般是不连续的，适用于那种一下需要分配大量内存的情况，如模块的时候。这种分配方式性能不入。
分配内存是基于slab，因此slab的一些特性包括着色，对齐等都具备，性能较好。物理地址和逻辑地址都是连续的。
6、最主要的区别是
在设备驱动程序或者内核模块中动态开辟内存，不是用，而是 ,，释放内存用的是kfree,vfree，函数返回的是虚拟地址(线性地址). 特殊之处在于它分配的内存是物理上连续的,这对于要进行DMA的设备十分重要. 而用分配的内存只是线性地址连续,物理地址不一定连续,不能直接用于DMA 。函数的工作方式类似于，只不过前者分配的内存虚拟地址是连续的，而物理地址则无需连续。通过获得的页必须一个一个地进行映射，效率不高，因此，只在不得已(一般是为了获得大块内存)时使用。函数返回一个指针，指向逻辑上连续的一块内存区，其大小至少为size 。在发生错误时，函数返回NULL 。可能睡眠，因此，不能从中断上下文中进行调用，也不能从其它不允许阻塞的情况下调用。要释放通过所获得的内存，应使用vfree函数
和的分配内存结构图如下：
1：vmalloc分配的一般为高端内存，只有当内存不够的时候才分配低端内存；kmallco从低端内存分配；2：vmalloc分配的物理地址一般不连续，而kmalloc分配的地址连续，两者分配的虚拟地址都是连续的；3：vmalloc分配的一般为大块内存，而kmalloc一般分配的为小块内存，（一般不超过128k) 。
二、处理器缓存/内存屏障
1、缓存结构
2、缓存策略
3、缓存维护
4、SMP缓存一致性
5、编译器屏障
6、处理器内存屏障
7、MMIO写屏障
8、隐含内存屏障
三、页表缓存/页回收机制
1、页表缓存概念
2、TLB表项格式及管理
3、地址空间标识符
4、虚拟机标识符
5、页回收数据结构
6、发起页回收
7、计算扫描的页数
8、收缩活动页链表
9、页交换

文章插图
10、回收slab缓存
四、Linux缺页中断处理/反碎片技术
【Linux缺页中断处理】
A、什么是缺页中断？
进程线性地址空间里的页面不必常驻内存，在执行一条指令时，如果发现他要访问的页没有在内存中（即存在位为0），那么停止该指令的执行，并产生一个页不存在的异常，对应的故障处理程序可通过从外存加载该页的方法来排除故障，之后，原先引起的异常的指令就可以继续执行，而不再产生异常。
B、页面调度算法
将新页面调入内存时，如果内存中所有的物理页都已经分配出去，就按照某种策略来废弃整个页面，将其所占据的物理页释放出来；
1、请求调页中断：
进程线性地址空间里的页面不必常驻内存，例如进程的分配请求被理解满足，空间仅仅保留的空间，页面可能被交换到后援存储器，或者写一个只读页面(COW) 。Linux采用请求调页技术来解决硬件的缺页中断异常，并且通过预约式换页策略。
主缺页中断和次缺页中断，费时的需要从磁盘读取数据时就会产生主缺页中断。
每种CPU结构提供一个 (*regs, )处理缺页中断，该函数提供了大量信息，如发生异常地址，是页面没找到还是页面保护错误，是读异常还是写异常，来自用户空间还是内核空间。它负责确定异常类型及异常如何被体系结构无关的代码处理。下图是Linux缺页中断处理流程：