Linux伙伴系统(四)--释放页

发布时间：2014-09-05 16:11:15作者：知识屋

Linux内存释放函数之间的调用关系如下图所示

可以看到，落脚点是__free_pages()这个函数，它执行的工作的流程图如下图所示

下面是该函数的具体代码

[cpp]

void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)

{

if (put_page_testzero(page)) {/*判断页没有被使用*/

trace_mm_page_free_direct(page, order);

if (order == 0)/*单页则释放到每CPU页框高速缓存中*/

free_hot_page(page); www.zhishiwu.com

else /*多页则释放到伙伴系统*/

__free_pages_ok(page, order);

}

首先该函数要通过页描述符的引用计数来判断该页是否是空闲的

确定页是空闲的后，再判断要释放多少个页面，如果是单个页面则将该页作为热页释放到pcp中，如果是多页则释放到伙伴系统中

[cpp]

void free_hot_page(struct page *page)

{

trace_mm_page_free_direct(page, 0);

free_hot_cold_page(page, 0);

}

free_hot_page是free_hot_cold_page的封装

[cpp]

static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)

{

struct zone *zone = page_zone(page);

struct per_cpu_pages *pcp;

unsigned long flags;

int migratetype;

int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);

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kmemcheck_free_shadow(page, 0);

if (PageAnon(page))

page->mapping = NULL;

if (free_pages_check(page))

return;

if (!PageHighMem(page)) {

debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);

debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);

}

arch_free_page(page, 0);

kernel_map_pages(page, 1, 0);

/*获取对应的pcp结构*/

pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;

/*获取迁移类型*/

migratetype = get_pageblock_migratetype(page);

set_page_private(page, migratetype);

local_irq_save(flags);

if (unlikely(wasMlocked))

free_page_mlock(page);

__count_vm_event(PGFREE);

* We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists.

* Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being

* offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those

* areas back if necessary. Otherwise, we may have to free

* excessively into the page allocator

/*只有不可移动页，可回收页和可移动页才能放到每CPU页框高速缓存中，如果

迁移类型不属于这个范围，则要将该页释放回伙伴系统*/

if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {

if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {

free_one_page(zone, page, 0, migratetype);

goto out;

}

migratetype = MIGRATE_MOVABLE;

}

if (cold)/*冷页插入表尾*/

list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);

else /*热页插入表头*/ www.zhishiwu.com

list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);

pcp->count++;

/*如果pcp中的页面数超过了high,则释放2^batch个单页给伙伴系统*/

if (pcp->count >= pcp->high) {

free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);

pcp->count -= pcp->batch;

}

out:

local_irq_restore(flags);

put_cpu();

}

伙伴系统的分支__free_pages_ok()先对释放的页做了些检查，然后具体的释放通过调用free_one_page()-->__free_one_page()来完成

[cpp]

static inline void __free_one_page(struct page *page,

struct zone *zone, unsigned int order,

int migratetype)

{

unsigned long page_idx;

if (unlikely(PageCompound(page)))

if (unlikely(destroy_compound_page(page, order)))

return;

VM_BUG_ON(migratetype == -1);

/*得到页框在所处最大块中的偏移*/

page_idx = page_to_pfn(page) & ((1 << MAX_ORDER) - 1);

VM_BUG_ON(page_idx & ((1 << order) - 1));

VM_BUG_ON(bad_range(zone, page));

/*只要阶数小于MAX_ORDER-1就有合并的机会*/

while (order < MAX_ORDER-1) {

unsigned long combined_idx;

struct page *buddy;

/*找到page所处块对应的伙伴块*/

buddy = __page_find_buddy(page, page_idx, order);

/*如果伙伴块不是空闲的则不执行下面的合并操作*/

if (!page_is_buddy(page, buddy, order))

break;

/* Our buddy is free, merge with it and move up one order. */

list_del(&buddy->lru);/*将伙伴块从块链表中删除*/

zone->free_area[order].nr_free--;

rmv_page_order(buddy);

/*计算出合并块的起始页框的偏移*/

combined_idx = __find_combined_index(page_idx, order);

/*得到合并块的起始页描述符*/

page = page + (combined_idx - page_idx);

page_idx = combined_idx;/*修改块的起始页偏移*/

order++;/*阶数加1表明合并完成*/

} www.zhishiwu.com

/*重新设置块的阶数*/

set_page_order(page, order);

/*将新块添加到对应的链表中*/

list_add(&page->lru,

&zone->free_area[order].free_list[migratetype]);

zone->free_area[order].nr_free++;

}

这里面涉及到两个辅助函数，_page_find_buddy()用来找到是释放块的伙伴，如果找到了一个空闲的伙伴块要通过_find_combined_index()用来定位合并块的起始页框，因为一个块的伙伴块有可能在该块的前面，也有可能在该块的后面，这两个函数的实现非常简洁巧妙，全是通过位操作来实现的

[cpp]

static inline struct page *

__page_find_buddy(struct page *page, unsigned long page_idx, unsigned int order)

{

unsigned long buddy_idx = page_idx ^ (1 << order);

return page + (buddy_idx - page_idx);

}

[cpp]

<span style="font-size:12px;">static inline unsigned long

__find_combined_index(unsigned long page_idx, unsigned int order)

{

return (page_idx & ~(1 << order));