Linux伙伴系统(四)--释放页

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.2cto.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);      www.2cto.com      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.2cto.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.2cto.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));  }</span>   我们可以通过一个简单的情形来模拟一下这个过程，假设现在有一个将要释放的页，它的order为0，page_idx为10  www.2cto.com   则先计算它的伙伴 10^(1<<0) = 11,然后计算合并后的起始页偏移为10&~(1<<0) = 10,现在就得到了一个order为1的块，起始页偏移为10，它的伙伴为10^(1<<1)=8,合并后的起始页偏移为10&~(1<<1)=8,如此推导下去，我们可以通过下图和下表更清晰地分析这个过程  其中pi代表page_idx, ci代表combined_idx   作者 vanbreaker