Linux内核中的page migration和compaction机制简介

我们知道buddy容易产生内存碎片，内核中可以通过给页面设置迁移类型以及compaction机制来预防和处理内存碎片。

内存页主要有下面三种类型：
1.可移动的（movable）。用户态申请。
2.可回收的（reclaimable）。文件系统的cache。
3.不可移动（unmovable）。内核申请用。

可移动的页面，顾名思义就是在被分配之后，还可以改变在物理内存中的位置。只要更新一下进程页表即可，进程不会感知物理页的移动。

那么，如果不可移动的页掺杂在了可移动的页里面，它附近的页面就没办法移动凑成连续页面了。例如整个内存有 0 1 2 3 4 5 六个连续的页面，如果3是不可移动，而其他可移动的话，那么再怎么移动也只有最多三个连续的页。

迁移类型

内核采用给页面设置一个迁移类型（migration type）来避免这个问题：
我们在伙伴系统初始化时讲过，Linux启动时默认所有页都是可移动的。当内核里想申请一页，不仅申请这一页，而是一下移出很高阶的buddy内存块（例如2^9个页）设置为不可移动的，后续内核申请不可移动页就从这里申请，这样就减少了各类型页面区域之间的干扰。

当然这块内存是动态释放和增加了，也就是说不可移动的页的范围并不是固定不变的。内核中维护了上述三种页的链表，在试图申请某个类型的页时，在期望类型的链表里申请不到页面的话，就寻求fallback类型的页面去申请，这时如果申请到内存了，就同时将这部分页面的类型改为为期望的类型（move_freepages_block()或move_freepages()）。例如：
如果内核申请不可移动的页申请不到，就从可回收链表里拿，拿不到再从可移动链表里去拿。
用户空间申请的都是可移动的，直接从可移动的里面去拿，（有CMA的话，如果可移动页如果没有了，先从CMA里找，）如果找不到就从fallback链表找：先找可回收的，再找不可移动的。

这个fallback表就是struct zone的free_area成员里的free_list[MIGRATE_TYPES]。而fallback的顺序定义如下：