bootmem

来源：互联网发布：2017个人发卡平台源码编辑：程序博客网时间：2024/06/05 18:05

如有问题，欢迎一起讨论:-)

为了对页面管理机制作初步准备，Linux使用了一种叫bootmem分配器的机制，它仅仅用在系统引导时，为整个物理内存建立一个页面位图，位图建立开始于start_pfn，即内核映像终点_end，结束是max_low_pfn，主要用来管理0-896MB的范围。目的：在这个范围有的页面可能保留，有些页面可能是空洞，要搞清楚哪些物理页面是可以动态分配的。

typedef struct bootmem_data{

unsigned long node_boot_start; /*位图标识的第一个页面*/

unsigned long node_low_pfn; /*位图标识的最后的页面，也是直接访问物理页面的顶端*/

void *node_bootmem_map; /*位图*/

unsigned long last_offset; /*上一次分配的页内偏移*/

unsigned long last_pos; /*上一次分配的位图的位置*/

}bootmem_data_t;

mapsize = (mapsize + (sizeof(long) - 1UL)) & ~(sizeof(long) - 1UL)

memsize成为下一个4的倍数（4为CPU的字长）。例如，假设有40个物理页面，因此，我们可以得出memsize为5个字节。所以，上面的操作就变为（5＋（4－1））＆~(4-1)即(00001000&11111100)，最低的两位变为0，其结果为8。这就有效地使memsize变为4的倍数

#define PFN_UP(x) (((x) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT) 地址页面向上取整

#define PFN_DOWN(x) ((x) >> PAGE_SHIFT) 地址页面向下取整

max_pfn 对应的页框为地址最高的一个可用页框
max_low_pfn 对应的页框为可直接寻址的最后一个页框，属于低端内存
highstart_pfn 同max_low_pfn
highend_pfn 同max_pfn

1、初始化：

bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata; pgdat是pg_data_t数据结构，它代表一片均匀、连续的内存，对于UMA，只有一个结点

mapsize = (mapsize + (sizeof(long) - 1UL)) & ~(sizeof(long) - 1UL); 见前面笔记，为了向上取4倍数，位图字节对齐

bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(mapstart<<PAGE_SHIFT); mapstart为start_pfn，转换为虚地址，为了在后面直接使用其地址，进行初始化

bdata->node_boot_start = (start<<PAGE_SHIFT);

bdata->node_low_pfn = end; 初始化开始地址0x00000000，结束页面

memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize); 位图全部初始化为1，表示都保留使用

2、 free_bootmem() 这个函数把给定范围内的页面标记为空闲(即可用)

unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;

unsigned start = (addr + PAGE_SIZE -1) /PAGE_SIZE;

unsigned long sidx = start - (bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;

for(i = sidx; i < eidx ; i++)

test_and_clear_bit(i, bdata->node_boot_mem_map);

3、reserve_bootmem()函数函数用来保留一部分页面，其实直接可以在位图中置1

传入参数：bdata、addr、size

首先得到要进行保留的起始页面:

unsigned long sidx = (addr - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;

然后是size后的页面：

unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start + PAGE_SIZE - 1)/PAGE_SIZE;

然后进行循环进行置位：

for(i = sidx; i < eidx; i++)

if(test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map))

4、__alloc_bootmem函数，用来在节点上分配页面

传入参数：bdata, size, align, goal

goal是在分配时，尽量去主动选择页面，即在goal地址之上的，所以首先要判断这个值存在与否：

if(goal && (goal >= bdata->node_boot_start) && ((goal >> PAGE_SHIFT) < bdata->node_low_pfn))

preferred = goal - bdata->node_boot_start;

else

preferred = 0;

preferred = ((preferred + align - 1) & ~(align - 1)) >> PAGE_SHIFT; 根据align对齐得到物理地址

下面计算要分配的页面数

areasize = (size + PAGE_SIZE - 1)/PAGE_SIZE;

incr = align>>PAGE_SHIFT ? : 1; 根据对齐大小来选择增加值

restart_scan:

for(i = perferred; i < edix; i+=incr)

{

unsigned long j;

if(test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))

continue;

首先，函数查找从perferred开始，第一个位图为0的，即空闲的页面，如果置1，则continue。

for(j = i + 1; j < i + areasize; j++)

{

if(j >= edix)

goto fail_block;

if(test_bit(j, bdata->node_bootmem_map))

goto fail_block;

}

函数要找到联系的areasize页面都是空闲的，如果不满足要求，就goto fail_block;

start = i;

goto found;

表示已经找到，从页面i开始

found:

if(align < PAGE_SIZE && bdata->last_offset && bdata->last_pos + 1 == start)

offset = (bdata->last_offset + align - 1) & ~(align - 1);

如果满足上面的，则offset 调整为align 对齐(注意这时候align < PAGE_SIZE),这样为了合并

下面应该知道了吧，猜想应该是，首先会判断所得出上次分配页面剩余的大小，然后和现在分配大小

进行比较，根据大小来分配不同页面

remaining_size = PAGE_SIZE - offset;

if(size < remaining_size)

{

areasize = 0;

bdata->last_offset = offset + size;

ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE + offset + bdata->node_boot_start);

}

如果size大小小于剩余大小，则不用分配页面，直接在当前页面中移动last_offset

else

{

remaining_size = size - remaining_size;

areasize = (remaining_size + PAGE_SIZE - 1)/PAGE_SIZE;

ret = phys_to_virt(bdata->last_pos * PAGE_SIZE + offset + bdata->node_boot_start);

bdata->last_pos = start + areasize - 1;

bdata->last_offset = remaining_size;

}

如果上面的if语句三个条件有一个不满足，或者都不满足，则直接修改bdata里面的数据即可：

else

{

bdata->last_pos = start + areasize - 1;

bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;

ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);

}

#define PAGE_MASK (~(PAGE_SIZE - 1))

#define PAGE_SIZE (1UL<<PAGE_SHIFT)

#define PAGE_SHIFT 12