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1. 概述

本文首先分析arm_memblock_init函数,然后分析内核启动阶段的是如何进行内存管理的。
2. arm_memblock_init

该函数的功能比较简单,主要就是把meminfo中记录的内存条信息添加到memblock.memory中,然后把内核镜像所在内存区域添加到memblock.reserved中,arm_mm_memblock_reserve把页表所在内存区域添加到memblock.reserved中;如果使用了设备树,则使用arm_dt_memblock_reserve来保留所占用的内存,最后则是调用CPU相关的mdesc->reserve,其对应的调用为cpu_mem_reserve,该函数定义在cpu.c中。
/* arch/arm/mm/init.c */
void __init arm_memblock_init() {
  
for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++)
    memblock_add(mi
->bank[i].start, mi->bank[i].size);

  memblock_reserve(__pa(_stext), _end 
- _stext);
  arm_mm_memblock_reserve();
  arm_dt_memblock_reserve();

  
if (mdesc->reserve)
    mdesc
->reserve();

  arm_memblock_steal_permitted 
= false;
  memblock_allow_resize();
  memblock_dump_all();
}
/* include/kernel/memblock.h */
struct memblock {
 phys_addr_t current_limit;
 struct memblock_type memory;
 struct memblock_type reserved;
};
3. memblock_alloc

接下来就该执行paging_init函数了,在分析paging_init之前先来点内核启动阶段的内存管理相关的内容。从arm_memblock_init开始引入memblock数据结构,其作用是实现内核启动初期的内存管理功能,严格来说,其生命周期到paging_init::bootmem_init为止,memblock_alloc调用流程如下。
在这里插入图片描述
实际查找空闲内存的函数为memblock_find_in_range_node,而该函数中真正实现空闲内存查找的是for_each_free_mem_range_reverse这个宏定义。
/* mm/memblock.c */
phys_addr_t memblock_find_in_range_node()
{
 
 for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, 
&this_start, &this_end, NULL) {
      
      
if (cand >= this_start)
        return cand;
 }
 return 
0;
}
该宏定义如下,然而其中又嵌套了一个函数Orz…
/* include/linux/memblock.h */
#define for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, p_start, p_end, p_nid) 
\
 
for (i = (u64)ULLONG_MAX,                                             \
      __next_free_mem_range_rev(
&i, nid, p_start, p_end, p_nid);       \
      i !
= (u64)ULLONG_MAX;                                            \
      __next_free_mem_range_rev(
&i, nid, p_start, p_end, p_nid))
首先需要说明的是,memblock.reserved标识的区域表示的是已被占用的内存区域,memblock.memory中记录的是内存条信息。现在回到__next_free_mem_range_rev函数,代码段(1)(2)的目的是找出内存条上两个reserved区域之间的内存区域,即空闲区域。找到之后再经过代码段(3)对空闲区域的起始地址和结束地址进行修正,因为代码段(1)(2)只能保证空闲区与当前内存条存在交集,并不能保证该空闲区域完全处于当前内存条之中,主要原因在于无法保证这两个reserved区域都在当前内存条上。
/* mm/memblock.c */
void __init_memblock __next_free_mem_range_rev()
{
 struct memblock_type 
*mem = &memblock.memory;
 struct memblock_type 
*rsv = &memblock.reserved;
 
 
/* (1*/
 
for ( ; mi >= 0; mi--) {
  struct memblock_region 
*= &mem->regions[mi];
  phys_addr_t m_start 
= m->base;
  phys_addr_t m_end 
= m->base + m->size;
  
  
/* (2*/
  
for ( ; ri >= 0; ri--) {
   struct memblock_region 
*= &rsv->regions[ri];
   phys_addr_t r_start 
= ri ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
   phys_addr_t r_end 
= ri < rsv->cnt ? r->base : ULLONG_MAX;
   
   
/* (3*/
   
if (m_end > r_start) {
    
if (out_start)
     
*out_start = max(m_start, r_start);
    
if (out_end)
     
*out_end = min(m_end, r_end);
    
if (out_nid)
     
*out_nid = memblock_get_region_node(m);

    
    return;
   }
  }
 }

 
*idx = ULLONG_MAX;
}
至此,空闲区域的查找基本就结束了,回到memblock_find_in_range_node函数中,再检查一下该区域的起始地址和结束地址是否合法等等,最终就申请到了所请求大小的内存区域,最后只需要将这块内存区域标记为reserved状态就结束了内存分配的整个过程了。
/* mm/memblock.c */
int memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
{
 struct memblock_type 
*_rgn = &memblock.reserved;
 return memblock_add_region(_rgn, base, size, MAX_NUMNODES);
}
4. 总结

    arm_memblock_init函数首先把记录在meminfo记录的内存条信息转移到memblock.memory中,然后把已经使用的内存区域记录到memblock.reserved中,主要包括内核镜像所占用区域、页表区域以及设备树;
    memblock_alloc通过memblock中的memory和reserved中记录的信息进行内存管理,每次申请到内存之后都在memblock.reserved中进行记录。
注:
    转自Linux内核源码分析之setup_arch (二)
posted on 2022-12-28 16:11 lfc 阅读(221) 评论(0)  编辑 收藏 引用
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