Linux 内存源码初步阅读

几个数据结构

1. pg_data_t
   这个数据结构代表每一个NUMA节点，关于NUMA可以稍微看看这篇了解下
2. zonelist
   
   内存域的列表，按照内存域的优先级排列。
3. zone
   内存域，内存域常见类型有几种：
   
4. page
   代表一个物理内存页，页帧。
5. free_area
   这个跟伙伴内存分配相关。
   
   放一个自己画的图
   
   从上面的图里面大致可以反映出代码的结构，对照代码看的话更清晰一些。

初始化内存

直接贴书上的图吧

1. setup_arch: 函数内部会去获取机器内存信息，这个跟特定的机器相关，我看到好多都是e820，关于e820可以参照WiKi 和 这篇博客。
   
2. setup_per_cpu_areas:拷贝一些变量到每个CPU
3. build_all_zonelists: 构建每个内存区域的优先级，分配内存的时候按照这个优先级去zone里面找。
4. setup_per_cpu_pageset: 初始化每个CPU的pageset

伙伴系统

初始化

把系统的可用内存跟数据结构关联起来的函数是：free_area_init_nodes

对于每个NUMA节点，调用了free_area_init_node，这个函数里面调用calculate_node_totalpages计算这个节点页的总量，调用alloc_node_mem_map来初始化struct page所需要的内存并初始化mem_map。最后再调用free_area_init_core,这个函数里面需要关注下面三个函数:

1. zone_pcp_init：初始化这个内存域的per-CPU缓存
2. init_currently_empty_zone：初始化free_area
3. memmap_init这个是个宏，后面的函数是memmap_init_zone
4. memmap_init_zone：这个函数里面会调用：
   1. pfn_to_page：物理页面序号转换成页帧
   2. set_page_links：设置这个页属于哪个内存域，属于哪个NUMA节点。
   3. SetPageReserved：设置这个页成Reserved。

伙伴系统分配

所有的函数最后都归到alloc_pages_node这个函数，这个函数又会调用__alloc_pages_nodemask这个函数，这个函数就是核心分配了，内部主要调用了两个函数：

get_page_from_freelist
__alloc_pages_slowpath

第一个函数先检查内存水位线，再尝试分配合适的内存，如果可以分配内存，那么调用buffered_rmqueue这个函数获取页，然后就结束分配。
如果第一次尝试不成功的话，会调用下面那个函数，下面这个就相当于进入了分配的“slowpath”，slowpath里面会先唤醒kswapd进程看看有没有能交换到swap的页，然后再调用第一个函数去分配，这次会比第一次积极一些，会放宽一些条件限制。

buffered_rmqueue这个函数会检查这些可分配的页是否是连续的，然后再移除这些页并重排内存区。
__rmqueue这个函数会调用 __rmqueue_smallest来获取指定节点，指定内存域，指定阶数，指定迁移类型的页。最后调用expand函数重排内存区。

好了，经过这一系列的函数，已经获取了特定数量的页了。

slab/slub/slob

通过malloc分配用户空间内存的时候，页单位太大，需要把页分成更小的单位来管理。
slab：默认分配器
slub：针对大型计算机的分配器

slab里面关键的概念就是“缓存”和“对象”。

1. 缓存
   对应的数据结构是kmem_cache，每种对应大小的对象都对应一个kmem_cache，相当于一个篮子。
2. 对象
   篮子里面的果子。
   

分配对象步骤

这篇博文很好。

总结

获取内存布局[e820]，并初始化页帧 --> 页的分配[伙伴系统] --> 小对象的分配[slab系列]