內(nèi)存管理的疑惑？

鬼鬼一哈

環(huán)境：32bit  +  2GB RAM
疑問如下：
1.系統(tǒng)啟動時，bios，kernel的code，data，bss都會消耗部分內(nèi)存，此時是否建立頁表？（貌似此處建立頁表好像用處不大）
  如果此時不建立頁表，那是不是這個內(nèi)存將會對內(nèi)存管理透明，實際可以建立page的內(nèi)存應該要減去上面使用的物理內(nèi)存？
  初始化內(nèi)存單元好像也是boot memory allocator之后的吧？

2.對于內(nèi)核而言，頁表都是從3G空間開始映射，假設系統(tǒng)沒有任何用戶進程，則2G內(nèi)存的前896M空間會映射到3G~3G+896M，之后的(2G-896M)只有映射在高端地址空間的128M中使用了？

3.內(nèi)核畢竟是給應用服務的，頁表也是按需進行映射的，如果用戶態(tài)需要內(nèi)存，在將其映射到該進程的地址空間即可，別的進程將無法使用該物理page，所以用戶態(tài)應用進程間才實現(xiàn)了隔離？

4.對于高端內(nèi)存的疑惑，高端內(nèi)存對于內(nèi)核比較珍貴(能最大限度保證不失敗)，但為什么說用戶態(tài)分內(nèi)存優(yōu)先使用高端內(nèi)存的地址空間呢（那豈不是這些空間內(nèi)容對所有應用可見了）？

humjb_1983

1、取決于是否進入了保護模式，進入保護模式后，就需要使用頁表。
2、是的，但不可能沒有用戶進程，比如init
3、沒看太明白。
4、應該是低端內(nèi)存比較珍貴，這個好像說反了。。

鬼鬼一哈

回復 2# humjb_1983

1、取決于是否進入了保護模式，進入保護模式后，就需要使用頁表。
【疑問】進入保護模式前，cpu只能訪問前1M內(nèi)存，從start_kernel中看到，此時boot memory allcotor之后，才有paging_inti的初始化動作，是否認為paging_init后才能用頁表？
2、是的，但不可能沒有用戶進程，比如init
3、沒看太明白。
【疑問】我的意思是：用戶態(tài)使用內(nèi)存，頁表應該是映射到normal區(qū)，該虛擬地址只是屬于該進程的地址空間，用戶態(tài)的內(nèi)存最后向內(nèi)核獲取時，是通過vmalloc接口的么？
4、應該是低端內(nèi)存比較珍貴，這個好像說反了。
【疑問】如果說低端內(nèi)存比較珍貴，內(nèi)核大部分內(nèi)存映射都是用的低端地址空間，為什么內(nèi)核都不用高端內(nèi)存呢？

humjb_1983

鬼鬼一哈 發(fā)表于 2014-09-27 07:22
回復 2# humjb_1983
3、沒看太明白。
【疑問】我的意思是：用戶態(tài)使用內(nèi)存，頁表應該是映射到normal區(qū)，該虛擬地址只是屬于該進程的地址空間，用戶態(tài)的內(nèi)存最后向內(nèi)核獲取時，是通過vmalloc接口的么？
4、應該是低端內(nèi)存比較珍貴，這個好像說反了。
【疑問】如果說低端內(nèi)存比較珍貴，內(nèi)核大部分內(nèi)存映射都是用的低端地址空間，為什么內(nèi)核都不用高端內(nèi)存呢？

3、當然不是通過vmalloc，vmalloc是內(nèi)核分配非連續(xù)內(nèi)存和高端內(nèi)存的主要方式，用戶態(tài)進程當然不能使用。
對于用戶態(tài)使用的內(nèi)存，在內(nèi)核中的實現(xiàn)通常為：malloc分配虛擬內(nèi)存-->缺頁異常分配物理內(nèi)存(alloc_page之類的接口)，然后修改頁表建立映射。
4、內(nèi)核使用低端內(nèi)存的目的是為了提高效率，因為低端內(nèi)存是線性映射，而且是提前映射好的，分配內(nèi)存時無需通過缺頁、映射的方式，效率更高。這也是低端內(nèi)存存在的初衷。

B_C_1024

請問一個問題：
應用進程調(diào)用malloc時分配虛擬內(nèi)存，當發(fā)生缺頁異常時才調(diào)用alloc_pages()。
這里alloc_pages()是調(diào)用__alloc_pages()的，__alloc_pages()掃描zonelist中的每個內(nèi)存管理區(qū)來分配物理頁框。
這其中我有一個疑問：物理內(nèi)存的前896MB被映射給了內(nèi)核，但是這里的__alloc_pages()掃描所有的內(nèi)存管理區(qū)，那豈不是用戶進程也可以分配的物理內(nèi)存的前896MB的頁框了嗎？
回復 4# humjb_1983


   

humjb_1983

B_C_1024 發(fā)表于 2014-10-15 10:36
請問一個問題：
應用進程調(diào)用malloc時分配虛擬內(nèi)存，當發(fā)生缺頁異常時才調(diào)用alloc_pages()。
這里alloc_p ...

是的，用戶態(tài)進程也可以分配到低端內(nèi)存。但是內(nèi)存分配時，都有策略(由內(nèi)存分配標記決定)，每種策略有相應的內(nèi)存區(qū)fall back順序，對于用戶態(tài)進程，默認是優(yōu)先從高端內(nèi)存分配，當高端內(nèi)存不足時，才可能從低端內(nèi)存分配。

B_C_1024

還有一個問題問一下：
基于slab分配器的內(nèi)存分配函數(shù)是不是只能得到低端內(nèi)存的頁框？那么slab里面的內(nèi)存頁框永遠只能是低端內(nèi)存的頁框，得不到高端內(nèi)存了？

humjb_1983 發(fā)表于 2014-10-15 10:43
是的，用戶態(tài)進程也可以分配到低端內(nèi)存。但是內(nèi)存分配時，都有策略(由內(nèi)存分配標記決定)，每種策略有相應 ...

humjb_1983

B_C_1024 發(fā)表于 2014-10-16 09:31
還有一個問題問一下：
基于slab分配器的內(nèi)存分配函數(shù)是不是只能得到低端內(nèi)存的頁框？那么slab里面的內(nèi)存頁 ...

內(nèi)核中大部分情況下，slab分配都是用GFP_KERNEL或GFP_ATOMIC標記，所以，只能從低端內(nèi)存中分配。

B_C_1024

哦，多謝！回復 8# humjb_1983


   

Yiran_Linux

回復 5# B_C_1024


malloc發(fā)生缺頁中斷的過程
static int __kprobes do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
   fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, flags, tsk);
   return handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, flags);
      return handle_pte_fault(mm, vma, address, pte, pmd, flags);
         return do_anonymous_page(mm, vma, address,pte, pmd, flags);
            page = alloc_zeroed_user_highpage_movable(vma, address);
               struct page *page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER | movableflags,vma, vaddr);
                  alloc_pages(gfp_mask, order)