Initialization of Node and Zone(linux 内存 结点内存区域的初始化)

本文主要是介绍Initialization of Node and Zone(linux 内存 结点内存区域的初始化)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

linux-6.2
UMA结构

入口函数为
build_all_zonelists(*pgdat)
-> 区分是否为系统刚刚启动
->__build_all_zonelists(*pgdat)
–> 加锁
–>build_zonelists(*pgdat)
重点来讲build_zonelists。
这个函数接收 struct pg_data_t 结构的指针，对该结构中的 node_zonelists 结构进行赋值初始化。人话：找到这个系统上的所有ZONE，并按照优先级顺序添加到node-zonelist上，作为备选列表提供给伙伴系统使用。
先总理一下需要涉及到的数据结构，否则都是空谈。结构有简略。

typedef struct pglist_data{struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
} pg_data_tstruct zonelist {struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
};struct zoneref {struct zone *zone;int zone_idx;
};enum zone_type {……
};

其中 enum zone_type 可以把它当作int整数来理解。

具体函数程序如下

static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
{int node, local_node;struct zoneref *zonerefs;int nr_zones;local_node = pgdat->node_id;zonerefs = pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK]._zonerefs;nr_zones = build_zonerefs_node(pgdat, zonerefs);zonerefs += nr_zones;/** Now we build the zonelist so that it contains the zones* of all the other nodes.* We don't want to pressure a particular node, so when* building the zones for node N, we make sure that the* zones coming right after the local ones are those from* node N+1 (modulo N)*/for (node = local_node + 1; node < MAX_NUMNODES; node++) {if (!node_online(node))continue;nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);zonerefs += nr_zones;}for (node = 0; node < local_node; node++) {if (!node_online(node))continue;nr_zones = build_zonerefs_node(NODE_DATA(node), zonerefs);zonerefs += nr_zones;}zonerefs->zone = NULL;zonerefs->zone_idx = 0;
}

第5行代码为获取当前node 结构中 node_zonelists (备选列表)区域的首个指针对应的 zoneref (实际备选值) 。

补充一段C语言指针的工作原理，可以跳过。
-> 指向运算符。
.访问对象。 两个有个区别来这，回头查一下。
首先，pgdat 作为存储在堆上面的内容具有固定地址，pgdat->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK] 利用-> 符号访问了 pgdat结构中的 node_zonelists 对象，由于初始化的时候这个对象占用了 MAX_ZONELISTS 个指针，具体用哪一个，需要用 ZONELIST_FALLBACK 来指定，针对在build函数里的调用来说，MAX_ZONELISTS = 0,即指向首地址。 这里的数据退化为指针，或者指针变为数组。怎样讲不重要，重点是这个时候汇编程序用的那个指针头ldr 会指向一个已经存在的有意义的地址(这个地址已经初始化确定了，在堆里面存在着) 有意思的来了，这个指针对应的值也是一个指针，因为 struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS]; 它的含义就是 这个名为node_zonelists 数组，具有MAX_ZONELISTS个元素，每个元素都是一个指向zonelist结构的指针。
那好，我们接下来看到 这个指针用. 运算符访问了 zonelist 结构的 _zonerefs 元素，并将这个访问结果赋值给了zonerefs 变量。用上面同样的方法分析zonerefs 变量的含义可得如下结论：
zonerefs 的变量值是一个数组。更详细的来说，这个变量值为指向的是一个名为_zonerefs的数组 的首地址。(数组省略[],退化为指针，表示首地址。)
好，这个时候需要有一个感性的认识，zonerefs 这个值是可以向上移动MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1 个单位，而不会产生指针越界的。(不理解就是C基础不扎实了，再补)
我们停下来，不看代码，来思考这里的逻辑。
我们感性认知的这些数组是用来做什么的？ 思考以下，MAX_ZONE_PER_ZONELIST = MAX_NUMNODES x MAX_NZ_ZONE; 就是所有的结点数乘上所有ZONE的数量。就是这个系统中所有ZONE的个数。OK。这时候已经为我们的目的做好了准备，房子已经搭好了，让他们住进来吧。
这个时候 build_zonerefs_node 这个函数出场了。

static int build_zonerefs_node(pg_data_t *pgdat, struct zoneref *zonerefs)
{struct zone *zone;enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;int nr_zones = 0;do {zone_type--;zone = pgdat->node_zones + zone_type;if (populated_zone(zone)) {zoneref_set_zone(zone, &zonerefs[nr_zones++]);check_highest_zone(zone_type);}} while (zone_type);return nr_zones;
}

很简单的一个循环结构。重要的里面的逻辑情况。传入的实参是node的描述结构pgdat， 我们的房子 zonerefs 数组。
准备知识如下：MAX_NR_ZONES 就是告诉linux，我要遍历所有的zone_type(by the way, only three: dma/dma32, normal, high)。开始吧。从zone_type 最高开始(zone_type=3),到1停止(表明便利到DMA区域了)，找到传入的pgdat(传入的这个node结点对应的node_zone地址) 并加上zone_type个单位长度(即将这个指针向上走zone_type个，说了把zoen_type当成int吧)，依次得到 high, normal, dma/dma32的实际地址，并赋值 给zone。下面的判断语句就是把这个找到的zone 赋值给zoneref，看名字就能看出来 zoneref_set_zone, 多简洁。实际的操作更是简洁。(容我在此对linux 的开发者致以最强敬意，这个方法我在阅读的时候是没想到的。)

static void zoneref_set_zone(struct zone *zone, struct zoneref *zoneref)
{zoneref->zone = zone;zoneref->zone_idx = zone_idx(zone);
}

此时，我们站在单个node的角度来看，当有“天下英雄尽入吾彀中矣” 的感慨。
至此，结束。
至于其他的一些细节，如加入备选列表的zone必须是有意义的，即其present_pages 必须不为0； build_zonelists 的第一段是将 zonerefs 指向自己zone中的 优先级较低的区域，并移动zonerefs指针接受其他node 的情况，自己看看就理解了。还有像下面 从local_node 开始添加，到头后再折回从0开始、zonerefs的最后一位指向空指针；这些都是比较简单的。只罗列，不再赘述。

参考文献：
深入Linux内核架构-Wolfgang 牛逼。

这篇关于Initialization of Node and Zone(linux 内存 结点内存区域的初始化)的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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