Linux内核设计与实现(12)---内存管理

内存管理，个人感觉应该是内核里最复杂的一部分了，目前还没做这方面相关的工作，因此没打算深究，只学点皮毛，搞懂点基本原理，以便更好理解OS的其他部分吧。

1.页

内核把物理页作为内存管理的基本单位(MMU是以页为单位处理)，体系结构不同，支持的页大小也不尽相同，大多数32位体系结构是4KB页，64位体系结构8KB页。

内核用struct page结构表示系统中的每个物理页(几个重要域)

flags:存放页的状态，比如页是不是脏的，是否被锁定在内存中等。

_count:存放页的引用计数，当计数为-1时表示当前内核并没有引用该页。检查引用计数用page_count()函数，当返回0时表示页空闲。

virtual:是页的虚拟地址，有些内存（比如高端内存）并不永久映射到内核地址空间，这时域值为NULL,需要的时候，必须动态地映射这些页。

page结构与物理页相关，该结构对页的描述只是短暂的，内核仅仅用这个数据结构来描述当前时刻相关物理页中存放的东西，目的在于描述物理内存本身，而不是其中资源。因为由于交换等原因，虚拟页可能不再和同一个page结构相关联。内核用这一结构来管理系统中所有的页，每个物理页都要分配一个这样的结构。

2. 区

由于硬件限制，有些页位于内存中特定的物理地址上，不能用于一些特定的任务，所以内核把页划分为不同的区(ZONE).

Linux必须处理如下两种内存缺陷引起的内存寻址问题。

a.一些硬件只能用在某些特定的内存地址来执行DMA。

b.一些体系结构的内存的物理寻址范围比虚拟寻址范围大得多，这样就有一些内存不能永久地映射在内核空间上。

因为存在这些制约条件，Linux主要使用了四种区：

ZONE_DMA:这个区包含的页能用来执行DMA操作。

ZONE_DMA32：和ZONE_DMA类似，该区包含的页面可用来执行DMA操作，不同之处在于这些页面只能被32位设备访问。在某些体系结构，该区比ZONE_DMA更大。

ZONE_NORMAL：这个区包含的都是能正常映射的页。

ZONE_HIGHEM: 高端内存，其中的页并不能永久地映射到内核地址空间。

区的实际使用是和体系结构相关的，某些体系结构内存在任何地址空间执行DMA都没有问题。在X86-32每个区所占页的列表如下
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