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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 第一个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// TODObuild_all_zonelists// TODOpage_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_chainmm_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				// 第一块空洞对应 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  50008		F8					// 5fdbd  51081		ED3C					// 5fdf6  5fdf5		1					// 5fffd  5fffe		1		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 pagememblock 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 Kbuild_all_zonelists	G H I Jmem_init	E F Lreset_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	add	r1, r0, r1 								// r1 = cfff 7000	bic	r0, 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 define1:#ifdef HARVARD_CACHE	mcr	p15, 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	// mcr	p15, 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		add	r0, r0, #D_CACHE_LINE_SIZE	// D_CACHE_LINE_SIZE = 32 = 0x20	cmp	r0, r1	blo	1b	// r0 < r1 则跳转#ifdef HARVARD_CACHE	mov	r0, #0	mcr	p15, 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）。	// 	在ARMv6中，这些名称（以及DWB的使用）被弃用，取而代之的是新的DataSynchronizationBarrier名称和DSB。DSB更好地反映了ARMv6中提供的功能；	// 	它在架构上定义为包括所有缓存、TLB和分支预测维护操作以及显式内存操作。			// 	数据同步屏障操作是一种特殊的内存屏障。	// 	DSB操作在以下情况下完成：	// 		•在本指令之前，所有显式内存访问完成.	// 		•完成本指令之前的所有缓存、分支预测和TLB维护操作。	// 	DataSynchronizationBarrier的编码在B6-19页的Register 7:cache management functions中描述。#endif	ret	lr

• __SetPageReserved 的定义

include/linux/page-flags.h 	L275275 static __always_inline void __SetPage##uname(struct page *page)     \            276     {
    __set_bit(PG_##lname, &policy(page, 1)->flags); }  static inline __attribute__((__gnu_inline__))  __attribute__((__unused__))  __attribute__((__no_instrument_function__))  __attribute__((__always_inline__))  void __SetPageReserved(struct page *page)  {
     	__set_bit(PG_reserved, &({
    ((void)(sizeof(( long)(1 && PageCompound(page)))));  	({
    ((void)(sizeof(( long)(PagePoisoned(page))))); page; }); })->flags);  }// 注意 uname 与 lnameinclude/linux/mm_types.h 	L69struct page {
   	...	union {
   		...		unsigned int page_type;		...	};	...};include/linux/page-flags.h 	L103enum pageflags {
   	...	PG_reserved,	...};

• __free_one_page

__free_one_page 996 static inline void __free_one_page(struct page *page,                             997         unsigned long pfn,                                                        998         struct zone *zone, unsigned int order,                                    999         int migratetype, fpi_t fpi_flags)                                        __free_one_page	continue_merging: // 像 high level 合并	while (order < max_order) {
   		...	}	done_merging:	to_tail = xxx;	if (to_tail) add_to_free_list_tail(page, zone, order, migratetype);	else 		 add_to_free_list(page, zone, order, migratetype);		struct free_area *area = &zone->free_area[order];		list_add(&page->lru, &area->free_list[migratetype]);		area->nr_free++;

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