linux内核源码学习

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1、Linux内核源码学习--浅谈内存管理郭帆学习步骤•理论调研•Linux内核的整体结构•每个子系统的功能及子系统之间的联系•子系统的组成模块及对应的详细功能和基本原理•源码阅读（针对特定子系统）•模块分解（找到相应的源文件）•熟悉主要数据结构•阅读源码第一阶段：理论调研•目标•熟悉Linux内核的整体架构•熟悉各个子系统的功能及相互之间的联系•熟悉子系统内部的模块组成及功能•方法•阅读经典书籍：《Linux内核设计与实现》、《深入理解Linux内核》等•博客、论坛等.1.1Linux内核架构•Linux内核特点：模块化、分层、耦合度高1.2Linux内存管理--机制•Linux采

2、用页式内存管理•应用给出的地址是虚拟地址，需要通过查询页表转换成物理内存地址1.2内存管理子系统--功能•功能：提供对虚拟内存空间和物理内存的管理0GB3GB4GBKernel虚拟内存VirtualAddressSpaceUserSpace(Stack,Heap...)Space管理LinearMappedPageMapped物理内存PhysicalMemory管理0GB1GB4GB1.2内存管理子系统--架构1.3内存管理子系统--子模块•物理内存管理•物理内存页分配、回收、迁移、交换•虚拟内存管理•虚拟内存分配、内存映射、页表管理、虚拟空间管理•页缓存管理•页缓存的分配、管理

3、、预取、访问•异常管理•内存相关的异常管理机制1.3子模块分析--分配与映射•C语言中的malloc在内核中包含两步•分配虚拟地址区间•访问虚拟地址时分配物理页，建立页表映射•malloc(<128KB)操作的执行流程•用户态•应用调用malloc申请内存->malloc从空闲堆空间缓冲区链表申请内存，若有内存则返回，若不足则调用sys_brk()扩充进程的堆空间•内核态1.在mm_struct中的堆上界brk延伸到newbrk：即申请一块vma，vma.start=brkvma.end=newbrk2.当进程访问其中某个虚拟地址，触发缺页中断再申请物理页并进行映射第二阶段：源码

4、阅读•目标•熟悉每个源文件的功能•熟悉主要数据结构•详细分析特定模块的源码•方法：•从点切入，追踪调用路径•用调试手段分析源码（printk、kgdb、dump_stack）•仔细阅读注释，参考源码解读2.1源文件分类•物理内存管理•内存分配•page_alloc：伙伴分配系统•debug-pagealloc：伙伴分配系统辅助函数•slab、slub、slob：基于伙伴系统之上的内存分配算法•huge_memory、hugetlb：大页模式的支持（分配）•slob：用于嵌入式的简单内存分配器•slab_common：slab和slub共用的功能函数•bootmem：启动期间的内存

5、分配器•memblock：初始化期间物理内存块的管理，是对bootmem的改进替代•mmzone：managementcodesforpgdats,zonesandpageflags•mempool：内存池，内存资源极度紧张情况下使用，可保证无死锁、内存分配不会失败•...2.1源文件分类•物理内存管理•内存回收与迁移•vmscan：内存回收算法•compaction：内存碎片整理（调用migrate）•migrate：MemoryMigrationfunctionality•内存交换•swapfile：内存页交换到硬盘空间•swap：对物理页换入换出的支持函数2.1源文件分类•

6、虚拟内存管理•页表（映射）建立与管理•memory：页表映射管理（MMU）•huge_memory、hugetlb：大页模式的支持（映射）•rmap：physicaltovirtualreversemappings•mmap：虚拟空间内存管理（structmm_struct/structvm_area_struct）•mempolicy：内存映射策略•vmalloc：虚拟内存分配•bounce：高端内存的临时映射访问机制•highmem：Highmemoryhandlingcommoncodeandvariables•pagewalk：页表遍历函数•pgtable-generic

7、：页表帮助函数•mmu_context：任务的内存地址空间切换•init-mm：初始化进程的内存地址空间2.2主要数据结构分析•与物理内存管理相关的数据结构•内存节点描述符：structpglist_data•记录每个内存（CPU）节点的内存情况，例如包含几个内存区域(zone)，以及node内的页框数•内存区域描述符：structzone•记录单个内存节点内部不同用途的内存区域，例如ZONE_DMA、ZONE_NORMAL、ZONE_HIGHMEM•页描述符：structpag