Linux内存管理：(八)页面迁移

文章说明：

• Linux内核版本：5.0

• 架构：ARM64

• 参考资料及图片来源：《奔跑吧Linux内核》

• Linux 5.0内核源码注释仓库地址：

  zhangzihengya/LinuxSourceCode_v5.0_study (github.com)

1. 可迁移页面

页面迁移机制支持两大类内存页面：

• 传统LRU页面，如匿名页面和文件映射页面
• 非LRU页面，如zsmalloc或者virtio-balloon页面，以virtio-balloon页面为例，它也有页面迁移的需求，之前的做法是在virtio-balloon驱动中进行迁移操作和相应的逻辑。如果其他的驱动也想做类似的页面迁移，那么它们就不能复用与virtio-balloon驱动相关的代码，必须重新写一套代码，这样会造成很多代码的重复和冗余。为了解决这个问题，内存管理的页面迁移机制提供相应的接口来支持这些非LRU页面的迁移。

2. 页面迁移流程

页面迁移的本质是将页面的内容迁移到新的页面。这个过程中会分配新页面，将旧页面的内容复制到新页面，断开旧页面的映射关系，并把映射关系映射到新页面，最后释放旧页面。页面迁移的整个流程图如下所示：

为了使读者有更真切的理解，下文将根据流程图围绕源代码进行讲解这个过程。

页面迁移（page migration）在Linux内核的主函数是migrate_pages()函数：

// 页面迁移的主函数
// from: 将要迁移页面的链表
// get_new_page: 申请新内存的页面的函数指针
// put_new_page: 迁移失败时释放目标页面的函数指针
// private: 传递给 get_new_page 的参数
// mode：迁移模式
// reason: 迁移的原因
int migrate_pages(struct list_head *from, new_page_t get_new_page,
		free_page_t put_new_page, unsigned long private,
		enum migrate_mode mode, int reason)
{
   
	...
				rc = unmap_and_move(get_new_page, put_new_page,
						private, page, pass > 2, mode,
						reason);

			....
}

migrate_pages()->unmap_and_move()：

static ICE_noinline int unmap_and_move(new_page_t get_new_page,
				   free_page_t put_new_page,
				   unsigned long private, struct page *page,
				   int force, enum migrate_mode mode,
				   enum migrate_reason reason)
{
   
	...

	// 分配一个新的页面
	newpage = get_new_page(page, private);
	if (!newpage)
		return -ENOMEM;

	if (page_count(page) == 1) {
   
		...
		// 刚分配的页面需要调用 put_new_page() 回调函数
		if (put_new_page)
			put_new_page(newpage, private);
		...
	}

	// 尝试迁移页面到新分配的页面中
	rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, mode);
	if (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS)
		set_page_owner_migrate_reason(newpage, reason);

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