【linux 内存管理】预留内存、大块内存申请cblock

    内核对于有申请100M、200M大内存的连续地址时，如果基于伙伴系统分配是不太可行的，首先伙伴系统最大支持11阶即即8M的内存，即使调整最大阶数，内核在初始化伙伴系统是也不能有存在多个大阶内存，如果被分配或者裂变后再申请就有可能申请不到。所以有个方案就是将内存预留出来，比如8g预留出4g，专门用于大块内存申请，cblock就是实现的这个方案。

一、预留内存初始化

nr_map:预留内存块计数

addr:预留内存块的起始地址

size:内存块大小

type:内存块类型，我们常用的是BOOT_MEM_RAM

    这个全局变量是保存可以进行预留操作的物理内存起始位置和大小等信息。具体都有那些会添加到这个全局变量没有找全，以下是个人理解。首先找到一个地方就是mem初始化时候setup_arch()->arch_mem_init()->add_mem_addpart()->add_memory_region()，add_memory_region()会把预留出来的大块连续的物理内存放入到这个全局变量。放在这个全局变量里的物理内存也不是全部预留，只是我们可以从这个块里来申请预留的内存。

   预留的内存大小我们是通过DTS文件解析获得。获得之后开始在boot_mem_map中选择一个可以申请的内存块申请预留的内存。

这里暂时没看懂这个reserve_start为什么这么这么计算。紧接着将已申请的预留内存通过cmemblock_add()放在全局变量cmmblock来管理

va_start:预留内存虚拟地址的起始地址

va_end:预留内存虚拟地址的结束地址

pfn_start:预留内存虚拟地址的起始帧号

pfn_end: 预留内存虚拟地址的结束帧号

    接下来我们所有什么的大块内存只需要通过cmmblock来管理。

    向cmmblock插入预留内存并不是只有上面的流程可以插入，比如conplat_reserve_memory（）函数也是预留了内存最后放入了cmmblock。

二、大块内存申请cmmblock

大块内存申请是我们公司自己实现的一个内存管理的一个模块，自己维护内存的分配与释放，并不经过伙伴系统或者slab。

    对上文提到的所有预留内存都通过初始化函数cmm_block_init()初始化到全局单链表cblock_head中，如下：

block_start:预留内存的虚拟地址的开始地址

block_end:预留内存的虚拟地址的结束地址

free_size:预留内存大小 

下面就是内存分配：

void * __cmm_alloc_block(unsigned long size, unsigned int mid,const void *caller)
{struct cblock *block;struct cblock_area *area;void *addr = NULL;int reclaim = CMM_FREE_PAGE_RECLAIM_STATE;int nocache = 0;size = PAGE_ALIGN(size);area = cblock_area_cache_alloc();if (unlikely(!area))return NULL;if (mid)area->caller = caller;elsearea->caller = NULL;
retry:block = cblock_head;if (block->free_size >= size){addr = cblock_alloc_area(block,area,size,nocache);}if (!addr && block->next){addr = cblock_alloc_area(block->next,area,size,nocache);}    
#ifndef CONFIG_64BITif (likely(addr))atomic_long_add((long)(size >> 10), &reserved_num);                 
#endif              return addr;
}

 cblock_area_cach_alloc()函数从一个area链表中获取一个area，如果没有从slab中获取猜测释放时会放入到链表中。

static void *cblock_alloc_area(struct cblock *block, struct cblock_area *area, unsigned long size, int nocache)
{/*block:全局预留内存链表area：申请的内存区域记录size：申请内存大小*/struct cblock_area *first;unsigned long addr;unsigned long addr_end;unsigned long flags;/* 加硬终端锁 */spin_lock_irqsave(&block->lock,flags);/* 预留内存大于剩余内存 */if (size > block->free_size)goto overflow;if (!block->area_cache || size <= block->area_hole || nocache){block->area_hole = 0;block->area_cache = NULL;}addr_end = block->block_end;if (block->area_cache){first = block->area_cache;addr = first->area_end;}else{addr = block->block_start;if (!list_empty(&block->area_list))first = list_first_entry(&block->area_list,struct cblock_area, list);elsegoto found;}while (addr + size > first->area_start && addr + size <=  addr_end){if (addr + block->area_hole < first->area_start)block->area_hole = first->area_start - addr;addr = first->area_end;if (list_is_last(&first->list, &block->area_list)){goto found;}first = list_entry(first->list.next, struct cblock_area, list);}found:if (addr + size > addr_end)goto overflow;/* area记录所申请的内存起始和结束位置 */area->area_start = addr;area->area_end	= addr + size;/* 更新block的信息 */block->free_size -= size;block->area_cache = area;cblock_insert_area(block,area);spin_unlock_irqrestore(&block->lock,flags);return (void *)addr;overflow:spin_unlock_irqrestore(&block->lock,flags);return NULL;}

每个area记录申请的大内存信息，申请的这个area一共挂在两个表中，一个是单链表中，一个是红黑树中。