ARM架构下关于内核内存管理的一些疑问

fiddle

各位高手，在下请教几个关于内存管理的问题，由于刚刚开始看内存管理相关的内容，水平很有限，还望知道的不吝赐教，多谢了。

我正在研究两部手机，都是Android系统，一部2.3，对应的内核版本是2.6.35.7，另外一个4.0，对应内核版本号是3.0.8。两部手机都采用了512MB的RAM。


1. 首先说Android 2.3那部手机，我执行了cat /proc/zoneinfo后看到有两个zone：Normal以及Movable。这个Movable内存域貌似是为了阻止物理内存碎片而引入的机制。Normal内存域通过zoneinfo的信息看到start_pfn为512，按照4k一个页帧，也就是说这部手机的Normal内存域是从物理内存2M处开始的，这点和芯片手册内存映射图是完全对应的，手册里面写着为了CPU和Modem之间的通信，物理内存的1M～2M的区域作共享内存使用，而0～1M的区域是bootloader使用的。所以这个start_pfn完全合理。但是Movable这个内存域的start_pfn是262144，按照4k的一个页帧，Movable内存域将从1024M，也即1G的物理内存处开始，这个是否正确？因为物理内存也就512MB，扣除Modem占用的内存，交给Linux管理的物理内存也就是400MB左右，哪位老大能够解惑ZONE_MOVABLE到底是怎么使用的？


2. 再说说Android 4.0这部手机， /proc/zoneinfo的信息显示有两个zone：Normal以及HighMem。首先HighMem这个zone很令人费解，对于物理内存只有512MB的系统而言，怎么会有HighMem呢？通过查看代码，发现原来CONFIG_HIGHMEM这个选项在方案提供商提供的config文件中原本就是打开的，那么对于只有512MB物理内存的系统而言，是否需要关闭这个选项呢？

另外，即使是打开了CONFIG_HIGHMEM，从zoneinfo中看到，HighMem这个内存域的start_pfn是135680，按照4k页帧，HighMem内存域将从物理内存530M处开始。这也超出了物理内存的范围了。这又是怎么回事呢？（关于这个问题，可能和第三个问题有关）。


3. 对于嵌入式系统而言，物理内存地址经常是不连续的。以Android 2.3的这台手机为例，512MB的物理内存分在两个die中，内存物理地址分别映射在0x0000 0000～0x1000 0000以及0x4000 0000～0x5000 0000区间内。对于这种类型的内存分布模型，内核初始化内存域时是如何分配页帧号的呢？比如0x4000 0000这个地址开始的4k页帧，其pfn是直接接着前面物理内存编号，还是直接除以4k来编号呢？


4. 如何知道一个zone中有多少物理内存？其范围是从哪到哪？


新手上路，如果是很白痴的问题，各位莫笑。

linuxfellow

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如果你的系统有512MB内存， 这些内存不会全部用于内核直接映射。要留出128M用于vmalloc.
你的直接影射区在0xc0000000--0xd80000 有384MB
vmalloc区在0xd880000--0xe0000000 有120MB  中间有8MBgap来捕捉地址越界。

两块内存区的处理方法很多。我的系统里有internal RAM 和external RAM. internal RAM在初始化时静态（mapio)射到固定地址；external ram交给linux kernel管理。

   

omycle

回复 1# fiddle

问得好。第一个问题没有看过。试着回答后面几个问题：

    2. 再说说Android 4.0这部手机， /proc/zoneinfo的信息显示有两个zone：Normal以及HighMem。首先HighMem这个zone很令人费解，对于物理内存只有512MB的系统而言，怎么会有HighMem呢？通过查看代码，发现原来CONFIG_HIGHMEM这个选项在方案提供商提供的config文件中原本就是打开的，那么对于只有512MB物理内存的系统而言，是否需要关闭这个选项呢？

另外，即使是打开了CONFIG_HIGHMEM，从zoneinfo中看到，HighMem这个内存域的start_pfn是135680，按照4k页帧，HighMem内存域将从物理内存530M处开始。这也超出了物理内存的范围了。这又是怎么回事呢？（关于这个问题，可能和第三个问题有关）。

关于HIGHMEM，在Kernel是这样解释的：
HIGHMEM
        bool "High Memory Support"
        depends on MMU
        help
          The address space of ARM processors is only 4 Gigabytes large
          and it has to accommodate user address space, kernel address
          space as well as some memory mapped IO. That means that, if you
          have a large amount of physical memory and/or IO, not all of the
          memory can be "permanently mapped" by the kernel. The physical
          memory that is not permanently mapped is called "high memory".

          Depending on the selected kernel/user memory split, minimum
          vmalloc space and actual amount of RAM, you may not need this
          option which should result in a slightly faster kernel.



3. 对于嵌入式系统而言，物理内存地址经常是不连续的。以Android 2.3的这台手机为例，512MB的物理内存分在两个die中，内存物理地址分别映射在0x0000 0000～0x1000 0000以及0x4000 0000～0x5000 0000区间内。对于这种类型的内存分布模型，内核初始化内存域时是如何分配页帧号的呢？比如0x4000 0000这个地址开始的4k页帧，其pfn是直接接着前面物理内存编号，还是直接除以4k来编号呢？



页帧号=物理地址<<12

/*
* Convert a physical address to a Page Frame Number and back
*/
#define __phys_to_pfn(paddr)    ((unsigned long)((paddr) >> PAGE_SHIFT))



4. 如何知道一个zone中有多少物理内存？其范围是从哪到哪？

这个要根据kernel 最终拿到的cmdline中"mem"参数来决定物理内存有多大。

新手上路，如果是很白痴的问题，各位莫笑。

omycle

回复 2# linuxfellow


    如果有512MB的物理内存，VMALLOC_START的地址是 3GB+512MB+8MB. vmalloc的作用是，当连续的物理内存不够的时候，提供一个非线性的连续虚拟地址映射的物理内存。所以，不会预留。

linuxfellow

回复 4# omycle
楼上两位都对， 说反了。应该预留的是逻辑地址，当物理内存大于896M时仍要留够128M逻辑空间。