6.6. Выделение и освобождение памяти: политика страничной организации

Когда любой процедуре ядра требуется память, она прекращает работу, вызывая get_free_page(). Это представляет собой более низкий уровень, чем kmalloc() (в действительности kmalloc() использует get_free_page(), когда возникает необходимость в расширении памяти).

get_free_mem() использует один параметр, приоритет. Допустимыми значениями являются GFP_BUFFER, GFP_KERNEL и GFP_ATOMIC. Она берет страницу из free_page_list, редактирует mem_map, обнуляет страницу и возвращает физический адрес страницы (заметте, что kmalloc() возвращает физический адрес. Логика mm зависит от идентичности отображения между логическими и физическими адресами).

Само по себе это достаточно просто. В действительности проблема состоит в том, что free_pagr_list может быть пуст. Если вы не испытывали потребности в использовании примитивных операций на этой стадии, вы попадаете в область вопросов изъятия стр аниц, которую мы будем тщательно рассматривать немного позже. Как крайнее средство (и это касается примитивных операций) страница изымалась из secondary_page_list (как вы могли догадаться, когда страницы освобождаются, в первую очередь происходит заполнение secondary_page_list).

В действительности манипуляции с page_lists и mem_map происходят в результате действий этого загадочного макроса, называемого REMOVE_FROM_MEM_QUEUE(), внутрь которого вы, возможно, никогда не захотите заглянуть. Достаточно сказать, что прерывания запрещены.

Теперь немного назад, к вопросу изъятия страниц. get_free_page() вызывает try_to_free_page, которая повторяет вызов shrink_buffers() и swap_out() в данной последовательности до тех пор, пока освобождение страниц не будет закончено успешно. Приоритет снижается при каждой успешной итерации, так что эти две процедуры чаще выполняют свои циклы по изъятию страниц.

Рассмотрим один проход swap_out():

• Пройти по таблице процесса и получить ответ Q от замещаемой задачи.
• Найти таблицу страницы пользователя (не RESERVED) в области, принадлежащей Q.
• Для каждой page в таблице выполнить try_to_swap_out(page).
• Выход, когда страница освобождена.

Отметим, что swap_out() (вызываемая из try_to_free_page()) поддерживает статические переменные, таким образом можно получить ответ на вопрос где она была освобождена при предыдущем вызове.

try_to_swap_out() сканирует таблицы страниц всех пользовательских процессов и проводит следующую политику изъятия: