内存管理的疑惑？

鬼鬼一哈

环境：32bit  +  2GB RAM
疑问如下：
1.系统启动时，bios，kernel的code，data，bss都会消耗部分内存，此时是否建立页表？（貌似此处建立页表好像用处不大）
  如果此时不建立页表，那是不是这个内存将会对内存管理透明，实际可以建立page的内存应该要减去上面使用的物理内存？
  初始化内存单元好像也是boot memory allocator之后的吧？

2.对于内核而言，页表都是从3G空间开始映射，假设系统没有任何用户进程，则2G内存的前896M空间会映射到3G~3G+896M，之后的(2G-896M)只有映射在高端地址空间的128M中使用了？

3.内核毕竟是给应用服务的，页表也是按需进行映射的，如果用户态需要内存，在将其映射到该进程的地址空间即可，别的进程将无法使用该物理page，所以用户态应用进程间才实现了隔离？

4.对于高端内存的疑惑，高端内存对于内核比较珍贵(能最大限度保证不失败)，但为什么说用户态分内存优先使用高端内存的地址空间呢（那岂不是这些空间内容对所有应用可见了）？

humjb_1983

1、取决于是否进入了保护模式，进入保护模式后，就需要使用页表。
2、是的，但不可能没有用户进程，比如init
3、没看太明白。
4、应该是低端内存比较珍贵，这个好像说反了。。

鬼鬼一哈

回复 2# humjb_1983

1、取决于是否进入了保护模式，进入保护模式后，就需要使用页表。
【疑问】进入保护模式前，cpu只能访问前1M内存，从start_kernel中看到，此时boot memory allcotor之后，才有paging_inti的初始化动作，是否认为paging_init后才能用页表？
2、是的，但不可能没有用户进程，比如init
3、没看太明白。
【疑问】我的意思是：用户态使用内存，页表应该是映射到normal区，该虚拟地址只是属于该进程的地址空间，用户态的内存最后向内核获取时，是通过vmalloc接口的么？
4、应该是低端内存比较珍贵，这个好像说反了。
【疑问】如果说低端内存比较珍贵，内核大部分内存映射都是用的低端地址空间，为什么内核都不用高端内存呢？

humjb_1983

鬼鬼一哈 发表于 2014-09-27 07:22
回复 2# humjb_1983
3、没看太明白。
【疑问】我的意思是：用户态使用内存，页表应该是映射到normal区，该虚拟地址只是属于该进程的地址空间，用户态的内存最后向内核获取时，是通过vmalloc接口的么？
4、应该是低端内存比较珍贵，这个好像说反了。
【疑问】如果说低端内存比较珍贵，内核大部分内存映射都是用的低端地址空间，为什么内核都不用高端内存呢？

3、当然不是通过vmalloc，vmalloc是内核分配非连续内存和高端内存的主要方式，用户态进程当然不能使用。
对于用户态使用的内存，在内核中的实现通常为：malloc分配虚拟内存-->缺页异常分配物理内存(alloc_page之类的接口)，然后修改页表建立映射。
4、内核使用低端内存的目的是为了提高效率，因为低端内存是线性映射，而且是提前映射好的，分配内存时无需通过缺页、映射的方式，效率更高。这也是低端内存存在的初衷。

B_C_1024

请问一个问题：
应用进程调用malloc时分配虚拟内存，当发生缺页异常时才调用alloc_pages()。
这里alloc_pages()是调用__alloc_pages()的，__alloc_pages()扫描zonelist中的每个内存管理区来分配物理页框。
这其中我有一个疑问：物理内存的前896MB被映射给了内核，但是这里的__alloc_pages()扫描所有的内存管理区，那岂不是用户进程也可以分配的物理内存的前896MB的页框了吗？
回复 4# humjb_1983


   

humjb_1983

B_C_1024 发表于 2014-10-15 10:36
请问一个问题：
应用进程调用malloc时分配虚拟内存，当发生缺页异常时才调用alloc_pages()。
这里alloc_p ...

是的，用户态进程也可以分配到低端内存。但是内存分配时，都有策略(由内存分配标记决定)，每种策略有相应的内存区fall back顺序，对于用户态进程，默认是优先从高端内存分配，当高端内存不足时，才可能从低端内存分配。

B_C_1024

还有一个问题问一下：
基于slab分配器的内存分配函数是不是只能得到低端内存的页框？那么slab里面的内存页框永远只能是低端内存的页框，得不到高端内存了？

humjb_1983 发表于 2014-10-15 10:43
是的，用户态进程也可以分配到低端内存。但是内存分配时，都有策略(由内存分配标记决定)，每种策略有相应 ...

humjb_1983

B_C_1024 发表于 2014-10-16 09:31
还有一个问题问一下：
基于slab分配器的内存分配函数是不是只能得到低端内存的页框？那么slab里面的内存页 ...

内核中大部分情况下，slab分配都是用GFP_KERNEL或GFP_ATOMIC标记，所以，只能从低端内存中分配。

B_C_1024

哦，多谢！回复 8# humjb_1983


   

Yiran_Linux

回复 5# B_C_1024


malloc发生缺页中断的过程
static int __kprobes do_page_fault(unsigned long addr, unsigned int fsr, struct pt_regs *regs)
   fault = __do_page_fault(mm, addr, fsr, flags, tsk);
   return handle_mm_fault(mm, vma, addr & PAGE_MASK, flags);
      return handle_pte_fault(mm, vma, address, pte, pmd, flags);
         return do_anonymous_page(mm, vma, address,pte, pmd, flags);
            page = alloc_zeroed_user_highpage_movable(vma, address);
               struct page *page = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER | movableflags,vma, vaddr);
                  alloc_pages(gfp_mask, order)