Linux伙伴系统(四)--释放页

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      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

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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);  

        else           /*多页则释放到伙伴系统*/  

            __free_pages_ok(page, order);  

    }  

}  

 

[align=left]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[/align]

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
 

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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

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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);  

  

    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*/  

        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

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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*/  

    }  

    /*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

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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] view
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<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
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