内存管理之page数据结构

1.page数据结构

page数据结构可以分为四个部分：

mapping成员：

mapping表示页面所指向的地址空间，内核中有两个不同的地址空间：

• 文件映射页面（在读取文件时，将文件内容数据与存储介质区关联起来）
• 匿名映射（指向匿名页面地址空间数据结构anon_vma）

2._refount的应用

_refount表示内核中引用该页面的次数：

• >0表示页面已被分配且正在被使用，暂时不释放。
• =0表示页面空闲或即将被释放。

使用内核中get_page使_refount加1，put_page使_refount减1。

_refount用于跟踪页面的使用情况：

1. 初始状态下，空闲页面的_refount是0。

2. alloc_page成功分配页面后，_refount应该为0，然后设置页面的_refount为1。

   

3. 加入LRU，页面被kswapd使用，_refount会加1。
   

4. 映射到其他进程PTE，_refount加1。
   

5. 页面private成员指向私有数据。

   • 对于PG_swapable的页面，__add_to_swap_cache()函数会增加_refount
   • 对于PG_private的页面，buffer_migrate_page()函数会增加_refount

3._mapcount的应用

_mapcount表示页面被多少个PTE映射，有多个用户进程地址空间同时映射到一个物理页面的情况，_mapcount主要用在RMAP系统中。

• _mapcount为-1，表示没有PTE映射到页面

• _mapcount为0，表示只有父进程映射到页面。匿名页面刚分配时，_mapcount初始化为0
  

• _mapcount大于0，表示除了父进程还有其他进程映射到这个页面
  

4.页锁

page数据结构成员PG_locked为页锁，lock_page()函数由于申请页锁，如果页锁被其他进程占用，就会睡眠等待。

5.mapping的应用

mapping指向页面对应存储设备的地址空间：

• 匿名页面：mapping指向VMA的anon_vma数据结构。
• 交换高速缓存页面：mapping指向交换分区的swapper_spaces
• 文件映射页面，mapping指向文件所属的address_space数据结构，包含文件所属介质的相关信息。

6.相关接口函数

1. page_mapping()函数

   page_mapping()返回page数据结构中mapping成员指向的地址空间address_space数据结构

   • 匿名页面：anon_vma数据结构指向RMAP机制用的数据结构，没有指向对应的存储介质，所以page_mapping()返回NULL。
   • 交换高速缓存页面：通过swap_address_space()宏返回分区的address_space
   • 文件映射页面：返回时把低二位清零，低二位用于确定该页面是匿名页面还是KSM页面。
   • slab分配器页面：返回NULL

2. page_mappde()函数

   page_mappde()判断页面是否有映射到用户PTE，判断_mapcount是否大于或等于0