整體目錄
一 linux虛擬內存、MMU、分頁的基本原理
二 OOM打分因子、oom_adj以及oom_score
三 頁的alloc與free、Buddy算法以及CMA
四 page_fault、內存IO交互、VSS、LRU
五 DMA及Cache一致性
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頁的alloc與free
轉載自深入淺出內存管理–alloc_pages與free_page分析(框圖)
alloc_pages用於連續物理內存的分配，它的實現如下圖所示
從這個流程圖來分析，函數是一步一步調用到buffered_rmqueue的，alloc_pages是頁分配器的對外接口，系統中很多模塊和驅動可以直接調用它申請到內存，而buffered_rmqueue是底層夥伴系統算法的實現。它的流程圖如下所示：
這裏框圖介紹了buffered_rmqueue的實現，從它的命名可以看出，它是帶有buffer功能的，爲什麼要這麼操作呢，我們知道夥伴系統這一套算法是有一定複雜度的，如果每次申請都要執行算法掃描一下系統中的內存，那麼將會比較耗時，所以加上per cpu高速緩存，當我們申請單個page時，優先從緩存中獲取，這樣就提升了效率，同時作爲per cpu的緩衝，也將提升CPU效率，因爲不用頻繁進行cache的切換，提升cache命中的概率。
free page是釋放page的接口，它的實現如下圖：
釋放過程是申請的逆過程，當釋放單個page時，優先釋放給per cpu高速緩衝區管理，如果高速緩存內的內存大小超出一個設定值，那麼高速緩存也會釋放一部分給到夥伴系統，而夥伴系統通過循環執行__free_one_page來釋放內存到對應的空閒free_area。
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Buddy算法
buddy算法的具體內容可以查看Linux內存管理—buddy算法。
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連續內存分配器(CMA)
CMA，Contiguous Memory Allocator，是內存管理子系統中的一個模塊，負責物理地址連續的內存分配。一般系統會在啓動過程中，從整個memory中配置一段連續內存用於CMA，然後內核其他的模塊可以通過CMA的接口API進行連續內存的分配。CMA的核心並不是設計精巧的算法來管理地址連續的內存塊，實際上它的底層還是依賴內核夥伴系統這樣的內存管理機制，或者說CMA是處於需要連續內存塊的其他內核模塊（例如DMA mapping framework）和內存管理模塊之間的一箇中間層模塊，主要功能包括：
1、解析DTS或者命令行中的參數，確定CMA內存的區域，這樣的區域我們定義爲CMA area。
2、提供cma_alloc和cma_release兩個接口函數用於分配和釋放CMA pages
3、記錄和跟蹤CMA area中各個pages的狀態
4、調用夥伴系統接口，進行真正的內存分配。
CMA時平時將內存分配給應用層使用，當DMA申請連續內存時，則進行頁面拷貝，在內存中尋找空閒頁面，將DMA zone中應用層申請的頁拷貝至其它空閒頁，然後就可以整理出一片連續的物理內存。
可以查看蝸窩科技的CMA模塊學習筆記。
