swap换出的情景分析

 
 

1 哪些页需要swap
（本文基于linux2.6.21.5）
总之内核将没有文件backed的用户空间的数据swap到交换空间。
这些页一般是应用程序的堆栈空间的数据，而进程的代码段的内容、以及其使用的文件产生的page cahe等都不会被swap到交换空间。

 

2交换空间
交换空间对应磁盘上的分区或文件，其本身和普通磁盘文件一样，用一个struct address_space 来抽象。

struct address_space swapper_space = {
 .page_tree = RADIX_TREE_INIT(GFP_ATOMIC|__GFP_NOWARN),//用来挂这个空间上的page cache
 .tree_lock = __RW_LOCK_UNLOCKED(swapper_space.tree_lock),
 .a_ops  = &swap_aops,//这个空间上的page cache的操作函数
 .i_mmap_nonlinear = LIST_HEAD_INIT(swapper_space.i_mmap_nonlinear),
 .backing_dev_info = &swap_backing_dev_info,//对应该交换空间的块设备
};

 

3换出
这是在static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,struct scan_control *sc)里进行的.该函数主要在收缩内存page cache时被调用，它检查当前inactive里的待选页。针对匿名页被换出的情景如下：

A 如果发现其是匿名页：PageAnon(page)，且没有被加入到交换空间：!PageSwapCache(page)，则调用add_to_swap(page, GFP_ATOMIC)；将该页加入到交换空间，即上述swapper_space的page_tree里。

 

B 找到这个页的对应的struct address_space，对于被加入到swap的匿名页，显然返回swapper_space

static inline struct address_space *page_mapping(struct page *page)
{
 struct address_space *mapping = page->mapping;

 if (unlikely(PageSwapCache(page)))//加入到swap的匿名页，会被置位PG_swapcache
  mapping = &swapper_space;
 else if (unlikely((unsigned long)mapping & PAGE_MAPPING_ANON))
  mapping = NULL;
 return mapping;
}

 

C 如果该页被映射到页表，将该页的从页表中去除。对应用户空间的堆栈的page cache。显然这一步是必须的。

  if (page_mapped(page) && mapping) {
   switch (try_to_unmap(page, 0)) {//执行取出页表映射操作
   case SWAP_FAIL:
    goto activate_locked;
   case SWAP_AGAIN:
    goto keep_locked;
   case SWAP_SUCCESS:
    ; /* try to free the page below */
   }
  }

D 该页如果被修改过，则将其写入到磁盘，对应用户空间的堆栈显然是脏页，需要写入磁盘上的swap空间。其回写机制是通过调用struct address_space_operations *a_ops的writepage例程实现的。显然这对应上文提到
的swap_aops的writepage例程

  if (PageDirty(page)) {
   ......
   switch(pageout(page, mapping)) {//执行swap_writepage函数向块设备层提交写申请
    }
  }

 

自此该匿名页被换出到磁盘上的交换空间

 

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