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Linux内核之物理页面使用和周转

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Linux把暂时不用的物理内存页放在交换分区,其中swap_map指向一个数组,该数组中的每一个短整数代表盘上的一个物理页面,而数组的下标决定了该页面在盘上的位置。数组的第一个元素swap_mem[0]表示设备和文件自身的一些信息。

链表swap_list各个swap_info_struct结构按优先级高低连接在一起。

 

而内存页面的周转有两方面的意思,其一是页面的分配,使用和回收;其二是才是盘区的交换,它的最终目的是页面的回收。并非所有的页面都可以交换出去的,事实上只有映射到用户空间的页面才能被交换,而内核即系统空间的页面不再此列。

 

按页面的内容和性质,用户空间分为以下几种:

1 普通的用户页面空间,包括进程的代码段,数据段,堆栈段以及存贮堆。

2 通过系统调用mmap()映射到用户空间的已打开文件内容。

3 进程间共享的内存。

 

系统空间则可以分为:

1 内核中的全局变量既不需要分配也不会释放,这部分空间是静态的;

2 内核中使用的内存页面也是需要分配的,但永远保留在内存中,不会被交换出去;它又分为两类,一类是用完便无保存价值,所以立即释放回收,如kmalloc和vmalloc,alloc_pages,主要用于管理性目的的内存页面;

另一类是用完,还有保存价值,如目录页面dnetry,inode还有文件系统的读写缓冲区;

 

页面的换入换出按“最近最少用的原则LRU”,分为:

1 空闲,页面的page数据结构通过list链入zone空闲队列free_area;

2 分配,count置为1;

3 活跃状态,队列头结构lru链入active_list并且至少有一个进程页面表项指向该页面;

4 不活跃状态,lru队列头链入inactive_dirty_list(脏)页面队列;

5 将不活跃的脏页面洗净;

6 不活跃状态(干净)

7 如果转入不活跃状态,重新受到访问,恢复映射;

8 当需要时,从干净页面回收,或退回空闲队列中,或直接另行分配。

 

内核中设置了两个全局队列,active_list和inactive_dirty_list,每个页面管理区设置一个inactive_clean_list。同时还有全局的swapper_space,把所有可交换的页面管理起来,为了加快在暂存队列中搜索,又设置一个杂凑表page_hash_table。

 

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