linux kernel物理内存概述（五）

目录

概述

一、快速路径分配

1、get_page_from_freelist

2、rmqueue()函数

二、慢速路径分配

1、分配流程

三、direct_compact

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概述

物理内存分配步骤

1、初始化,参数初始化

2、内存充足，快速分配 get_page_from_freelist

3、内存压力大，慢速分配 __alloc_pages_slowpath

4、内存紧张，内存规整，direct_compact

一、快速路径分配

快速主要在WMARK_LOW水线上快速扫描各个内存区域是否有足够的内存空间，如果有则从伙伴系统中申请，如果没有则返回

1、get_page_from_freelist

• 遍历zonelist中的zone，扫描zone的方向从高端到低端
• 大部分从首选的zone扫描，而不是遍历所有；首选的计算，通过gfp_mask换算，参考gfp_zone()宏和first_zones_zonelist()宏
• alloc_context 函数,确定了从哪个zone开始扫描和分配内存的迁移类型等信息；
• 在分配之前判断zone的水位情况以及是否满足分配连续大小内存块的需求。函数zone_watermark_ok检查水位，即使函数判断成功，最终也可能分配失败，原因1，内存外碎片化严重，2、可能无法借用其他迁移类型的内存，__requeue_fallback函数有处理过程

如果满足水线要求，则调用rmqueue进入伙伴系统分配

2、rmqueue()函数

• 从伙伴系统中取出内存，若需要的内存块不能满足，从大内存块中取。如order=5内存不足，则向6中取，6中取出来从空闲链表中取出，把其中一块分配出去，把剩余的添加到order空闲链表中。
• 处理器分配单个物理页面（order=0），调用rmqueue_pcplist函数从Per-CPU变量per_cpu_pages中分配。这个数据结构有单页面列表，分配效率高，减少对zone相关锁的操作。每个zone里有一个这样的Per-CPU变量

分配成功后prep_new_page初始化分配的page

二、慢速路径分配

非常复杂，包含异常处理，GFP_  ALLOC_掩码处理；内存回收 内存规整 OOM 等

__alloc_pages_slowpath

分配流程如下：

        慢速路径初始化参数

 retry_cpuset:

        调整内存分配策略alloc_flags，采用更加激进方式

        内存分配主要在允许的CPU相关联的NUMA节点上

        内存水位线下调至WMARK_LOW

        唤醒所有kswapd进程进行异步内存回收

        触发直接内存整理direct_compact获取更多内存

 retry:

        进一步调整内存分配aloc_flags，使用更加激进的内存分配手段

        在内存分配时忽略水位线

        直接触发内存回收direct_reclaim

        再次触发直接内存整理direct_compact

OOM机制

 nopage:

        以上仍然不能分配，如果设置__GFP_NOFAIL不允许失败，则不停重试以上分配过程

 fail:

        分配失败，输出经过信息。

 got_pg

        内存分配成功，返回新申请的内存块

return page;

三、direct_compact

在页面回收时，把可移动的聚在一起，不可以移动的聚在一起，去碎片化，然后进行成块回收。