ULK内存管理讲的是动态内存管理

内存管理主要讲的就是如何使用这些内存，包括：

  • 内存页管理

  • 连续内存分配

  • 非连续内存分配

目前只看了内存页管理。

首先，在linux设计里，无论底层的硬件是UMA还是NUMA，它都按照NUMA来设计，把整个物理内存分成多个node，每个node有node descriptor来表示，一个node内部又分成3个zone，分别是DMA、NORMAL和HIGHMEM，前两者比较常用，最后一个需要特殊处理，而每一个zone也都有zone descriptor来表示，在zone里面才是真正的内存页，内存页的大小为4K，内存页有page descriptor来表示，page descriptor里有2个字段比较重要，一个是count，作为引用计算，表示该内存页当前是否为free状态，另一个字段flag，它的低位bit用来表示该内存页的各种状态，高位bit则用来记录当前内存页是属于哪一个node和哪一个zone，注意所有内存的node和zone划分在内核初始化的时候就定下来了，有专门的table来记录。

在内存分配的时候，如果内存足够，就可以立即分配成功，否则就需要进释放一部分内存才能继续进行分配，这会导致内存分配响应变慢，为了解决这个问题，尤其是当处理中断或者执行临界区代码时，内核准了了一些保留内存和原子操作，以便在需要的时候能立即成功分配内存。

高地址内存页的分配

对于32位系统，这是比较麻烦的一个内容，因为32位系统linux内核总共可用的内存空间只有1G，通常来说是直接map到了物理内存上，但如果物理内存大于4G，假如仍然是直接map的话，那内核能使用的内存最大只有1G，所以现在采取的办法是，这1G内存里只有前896M内存，也就是DMA和NORMAL内存是directly map，而剩下的128M内存它是用于HIGHMEM map，而对于物理内存大于4G的机器，要想使用多余的内存，就需要一种方法来合理地利用剩下的128G线性地址空间，让它可以尽可能多地访问映射（）到更多的物理内存。

为了解决这个问题，linux kernel提供了3种机制，虽然都不可能同时寻址所有的物理内存，毕竟它只有128M，但提供了利用更多物理内存的机会。

  • 永久内核映射

  • 临时内核映射

  • 非连续内存分配

无论是永久内核映射还是临时内核映射，都会有一个特殊的page table来存储物理页的地址，其中的页面个数可能是512或1024，那么内核一次能访问到的内存大小也就是2M或4M。临时内核映射的一个区别就是，它在做映射的时候，在page table有一个特殊的值来做映射，这些特殊值的数量是有限的，这些特殊值是专为临时映射保留的，以便在进行内存分配的时候，无论是中断处理器还是延迟函数，它都不会阻塞。内核保证这些值（专门术语是windows）在任何时候都不会被两个内核控制路径（kernel control path）同时访问。

Buddy System Algorithm

这个因为以前就了解过，所以此处不再重复记录。

关于zone allocator的内容，我目前也没读懂，等以后再记录。

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