国外做做网站,西安做网站程序,wordpress主題,wordpress功能文件夹文章说明#xff1a; Linux内核版本#xff1a;5.0 架构#xff1a;ARM64 参考资料及图片来源#xff1a;《奔跑吧Linux内核》 Linux 5.0内核源码注释仓库地址#xff1a; zhangzihengya/LinuxSourceCode_v5.0_study (github.com) 1. 水位管理和分配优先级 页面分配…文章说明 Linux内核版本5.0 架构ARM64 参考资料及图片来源《奔跑吧Linux内核》 Linux 5.0内核源码注释仓库地址 zhangzihengya/LinuxSourceCode_v5.0_study (github.com) 1. 水位管理和分配优先级 页面分配器是按照zone的水位来管理的zone的水位分成3个等级分别是高水位WMARK_HIGH、低水位WMARK_LOW 以及最低警戒水位WMARK_MIN。最低警戒水位下的内存是系统预留的内存通常情况下普通优先级的分配请求是不能访问这些内存的但是在特殊情况下是可以用来救急的。页面分配器可以通过分配掩码的不同来访问最低警戒水位以下的内存如__GFP_HIGH、__GFP_ATOMIC以及__GFP_MEMALLOC等如下表所示 页面分配器的zone水位管理流程如下图所示 补充说明 页面分配器中的快速和慢速路径是以低水位线能否成功分配内存为分界线的在慢速路径上首先唤醒kswapd内核线程异步扫描LRU链表和回收页面随着kswapd内核线程不断地回收内存zone中的空闲内存会越来越多当zone水位重新返回高水位之上时zone的水位平衡了kswapd内核线程停止工作重新进入睡眠状态“页面分配之快速路径”见Linux内存管理(一)伙伴系统-CSDN博客下文将详细介绍慢速路径 2. __alloc_pages_slowpath() 函数 __alloc_pages_slowpath()函数是页面分配慢速路径中的核心函数该函数分配页面的流程如下图所示 相应的__alloc_pages_slowpath()函数注解如下所示 // gfp_mask表示调用页面分配器时传递的分配掩码 // order表示需要分配页面的大小大小为 2 的 order 次幂个连续物理页面 // ac表示页面分配器内部使用的控制参数数据结构 static inline struct page * __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,struct alloc_context *ac) {// can_direct_reclaim 表示是否允许调用直接页面回收机制// 那些隐含了 __GFP_DIRECT_RECLAIM 标志位的分配掩码都会使用直接页面回收机制bool can_direct_reclaim gfp_mask __GFP_DIRECT_RECLAIM;// costly_order 表示会形成一定的内存分配压力。PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 定义为3如当分配请求// order 为 4 时即要分配 64KB 大小的连续物理内存会给页面分配器带来一定的内存压力const bool costly_order order PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER;...// 检查是否在非中断上下文中滥用 __GFP_ATOMIC使用 __GFP_ATOMIC 会输出一次警告// __GFP_ATOMIC 表示调用页面分配器的进程不能直接回收页面或者等待调用者通常在中断上下文中。// 另外__GFP_ATOMIC 是优先级比较高的分配行为它允许访问部分的系统预留内存if (WARN_ON_ONCE((gfp_mask (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)) (__GFP_ATOMIC|__GFP_DIRECT_RECLAIM)))gfp_mask ~__GFP_ATOMIC;retry_cpuset:...// gfp_to_alloc_flags() 重新设置分配掩码 gfp_maskalloc_flags gfp_to_alloc_flags(gfp_mask);// 重新计算首选推荐的 zone因为我们可能在快速路径中修改了内存节点掩码或者使用 cpuset 机制做了修改。ac-preferred_zoneref first_zones_zonelist(ac-zonelist,ac-high_zoneidx, ac-nodemask);...if (alloc_flags ALLOC_KSWAPD)// 唤醒 kswapd 内核线程wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);// 因为在 gfp_to_alloc_flags() 函数中调整了分配掩码 alloc_flags所以将最低警戒水位ALLOC_WMARK_MIN// 作为判断条件。尝试以最低警戒水位为条件判断是否能分配内存page get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);if (page)goto got_pg;// 若以最低警戒水位为条件还不能分配成功在 3 种情况下可以考虑尝试先调用直接内存规整机制来解决// 页面分配失败的问题// 1. 允许调用直接页面回收机制// 2. 高成本的分配需求 costly_order。这时系统可能有足够的空闲内存但是没有满足分配需求的连续页面// 调用内存规整机制可能能解决这个问题。或者对于请求分配不可迁移的多个连续物理页面即order大于0// 3. 不允许访问系统预留内存。gfp_pfmemalloc_allowed() 表示是否允许访问系统预留的内存若返回 ALLOC_NO_WAIERMARKS// 表示不用考虑水位若返回0表示不允许访问系统保留的内存// 同时满足上述 3 种情况才会调用 __alloc_pages_direct_compact() 函数尝试内存规划if (can_direct_reclaim (costly_order ||(order 0 ac-migratetype ! MIGRATE_MOVABLE)) !gfp_pfmemalloc_allowed(gfp_mask)) {page __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,alloc_flags, ac,INIT_COMPACT_PRIORITY,compact_result);...}retry:// 确保 kswapd 内核线程不会进入睡眠因此我们又重新唤醒它if (alloc_flags ALLOC_KSWAPD)wake_all_kswapds(order, gfp_mask, ac);// __gfp_pfmemalloc_flags() 判断是否允许访问系统预留的内存若返回 0表示不允许访问预留内存reserve_flags __gfp_pfmemalloc_flags(gfp_mask);if (reserve_flags)alloc_flags reserve_flags;// 原本的 alloc_flags 设置了 ALLOC_CPUSET当 gfp_mask 设置了 __GFP_AaTOMIC 时会清除 ALLOC_CPUSET// 表示调用者在中断上下文中。另外reserve_flags 表示运行访问系统预留的内存。这两种情况下我们重新计算// 首选推荐的 zone。if (!(alloc_flags ALLOC_CPUSET) || reserve_flags) {ac-nodemask NULL;ac-preferred_zoneref first_zones_zonelist(ac-zonelist,ac-high_zoneidx, ac-nodemask);}// 重新调用 get_page_from_freelist() 尝试一次页面分配若成功则返回退出page get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);if (page)goto got_pg;// 若调用者不支持直接页面回收那么我们没有其他可以做的了跳转到 nopage 处if (!can_direct_reclaim)goto nopage;// 若当前进程的进程描述符设置了 PF_MEMALLOC那么会在 __gfP_pfmemalloc_flags() 函数中返回// ALLOC_NO_WATERMARKS表示完全忽略水位条件可以访问系统全部的预留内存。在 get_page_from_freelist()// 不用检查 zone 的水位即可直接分配内存既然忽略水位的情况下都不能分配出物理内存那只能跳转到 nopage 标签处。if (current-flags PF_MEMALLOC)goto nopage;// 调用直接页面回收机制。经过一轮的直接内存规整之后会尝试分配内存若成功则返回 page 数据结构page __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,did_some_progress);if (page)goto got_pg;// 调用直接内存规整机制。经过一轮的直接内存规整之后会尝试分配内存若成功则返回 page 数据结构page __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,compact_priority, compact_result);if (page)goto got_pg;...// 若要分配大块的物理内存并且分配掩码中没有设置 __GFP_RETRY_MAYFAIL那说明分配行为中不允许我们继续重试if (costly_order !(gfp_mask __GFP_RETRY_MAYFAIL))goto nopage;// should_reclaim_retry() 判断是否需要重试直接页面回收机制若返回 0 则表示需要重试// did_some_progress 表示已经成功回收的页面数量if (should_reclaim_retry(gfp_mask, order, ac, alloc_flags,did_some_progress 0, no_progress_loops))goto retry;// should_compact_retry() 判断是否需要重试内存规整if (did_some_progress 0 should_compact_retry(ac, order, alloc_flags,compact_result, compact_priority,compaction_retries))goto retry;// check_retry_cpuset() 判断是否重新尝试新的 cpuset这个需要使能 CONFIG_CPUSETS 功能if (check_retry_cpuset(cpuset_mems_cookie, ac))goto retry_cpuset;// 所有的 cpuset 都重新尝试过后若还是没法分配出所需要的内存那么将使用 OOM killer 机制// __alloc_pages_may_oom() 函数会调用 OOM killer 机制来终止占用内存比较多的进程从而释放出一些内存page __alloc_pages_may_oom(gfp_mask, order, ac, did_some_progress);if (page)goto got_pg;// 如果被终止的进程是当前进程并且 alloc_flags 为 ALLOC_OOM 或者 gfp_mask 为 __GFP_NOMEMALLOC那么跳转// 到 nopage 标签处if (tsk_is_oom_victim(current) (alloc_flags ALLOC_OOM ||(gfp_mask __GFP_NOMEMALLOC)))goto nopage;// did_some_progress 表示我们刚才终止进程后释放了一些内存因此跳转到 retry 标签处重新尝试分配内存if (did_some_progress) {no_progress_loops 0;goto retry;}nopage:...// 若 gfp_mask 设置了 __GFP_NOFAIL表示分配不能失败那么只能想尽办法来重试if (gfp_mask __GFP_NOFAIL) {...// 又一次尝试分配内存page __alloc_pages_cpuset_fallback(gfp_mask, order, ALLOC_HARDER, ac);if (page)goto got_pg;...} // 若 gfp_mask 没有设置 __GFP_NOFAIL只能调用 warn_alloc() 来宣告这次内存分配失败了 fail:warn_alloc(gfp_mask, ac-nodemask,page allocation failure: order:%u, order); got_pg:return page; }