Linux內存管理之伙伴系統（內存釋放）

Linux內核伙伴系統中頁面釋放，主函數為free_pages()

一、上層操作

1. /*用虛擬地址進行釋放*/  
2. void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)  
3. {  
4.     if (addr != 0) {  
5.         VM_BUG_ON(!virt_addr_valid((void *)addr));  
6.         __free_pages(virt_to_page((void *)addr), order);/*具體的釋放函數*/  
7.     }  
8. }  

1. /*釋放頁面*/  
2. void __free_pages(struct page *page, unsigned int order)  
3. {  
4.     if (put_page_testzero(page)) {/*count值減一為0時釋放*/  
5.         /*調試*/  
6.         trace_mm_page_free_direct(page, order);  
7.         if (order == 0)  
8.             free_hot_page(page);/*釋放單個頁面*/  
9.         else  
10.             __free_pages_ok(page, order);  
11.     }  
12. }  

二、釋放單個頁面

釋放單個頁面free_hot_page()調用free_hot_cold_page()函數

1. static void free_hot_cold_page(struct page *page, int cold)  
2. {  
3.     struct zone *zone = page_zone(page);  
4.     struct per_cpu_pages *pcp;  
5.     unsigned long flags;  
6.     int migratetype;  
7.     int wasMlocked = __TestClearPageMlocked(page);  
8.     /*調試代碼*/  
9.     kmemcheck_free_shadow(page, 0);  
10.   
11.     if (PageAnon(page))  
12.         page->mapping = NULL;  
13.     if (free_pages_check(page))  
14.         return;  
15.   
16.     if (!PageHighMem(page)) {  
17.         debug_check_no_locks_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);  
18.         debug_check_no_obj_freed(page_address(page), PAGE_SIZE);  
19.     }  
20.     /*x86下為空*/  
21.     arch_free_page(page, 0);  
22.     /*調試用*/  
23.     kernel_map_pages(page, 1, 0);  
24.     /*獲得zone對應cpu的pcp*/  
25.     pcp = &zone_pcp(zone, get_cpu())->pcp;  
26.     /*獲得頁面的migratetype*/  
27.     migratetype = get_pageblock_migratetype(page);  
28.     set_page_private(page, migratetype);/*設置私有位為參數*/  
29.     local_irq_save(flags);/*保存中斷*/  
30.     if (unlikely(wasMlocked))  
31.         free_page_mlock(page);  
32.     __count_vm_event(PGFREE);  
33.   
34.     /* 
35.      * We only track unmovable, reclaimable and movable on pcp lists. 
36.      * Free ISOLATE pages back to the allocator because they are being 
37.      * offlined but treat RESERVE as movable pages so we can get those 
38.      * areas back if necessary. Otherwise, we may have to free 
39.      * excessively into the page allocator 
40.      */  
41.     if (migratetype >= MIGRATE_PCPTYPES) {  
42.         if (unlikely(migratetype == MIGRATE_ISOLATE)) {  
43.             /*釋放到伙伴系統 */  
44.             free_one_page(zone, page, 0, migratetype);  
45.             goto out;  
46.         }  
47.         migratetype = MIGRATE_MOVABLE;  
48.     }  
49.   
50.     if (cold)/*加入到pcp鏈表尾部*/  
51.         list_add_tail(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);  
52.     else/*加入到pcp鏈表頭部*/  
53.         list_add(&page->lru, &pcp->lists[migratetype]);  
54.     pcp->count++;/*pcp計數加一*/  
55.     if (pcp->count >= pcp->high) {/*當pcp中頁面數量超過他的最高值時， 
56.         釋放pcp->batch個頁面到伙伴系統中*/  
57.         free_pcppages_bulk(zone, pcp->batch, pcp);  
58.         pcp->count -= pcp->batch;/*頁面數減去釋放的頁面數量*/  
59.     }  
60.   
61. out:  
62.     local_irq_restore(flags);/*回復中斷*/  
63.     put_cpu();  
64. }  

從pcp中釋放頁面到伙伴系統中

free_pcppages_bulk()

1. are in same zone, and of same order.  
2.  * count is the number of pages to free.  
3.  *  
4.  * If the zone was previously in an "all pages pinned" state then look to  
5.  * see if this freeing clears that state.  
6.  *  
7.  * And clear the zone's pages_scanned counter, to hold off the "all pages are  
8.  * pinned" detection logic.  
9.  */  
10.  /*從PCP中釋放count個頁面到伙伴系統中*/  
11. static void free_pcppages_bulk(struct zone *zone, int count,  
12.                     struct per_cpu_pages *pcp)  
13. {  
14.     int migratetype = 0;  
15.     int batch_free = 0;  
16.     /* 
17.      * 雖然管理區可以按照CPU節點分類，但是也可以跨CPU節點進行內存分配， 
18.      * 因此這裡需要用自旋鎖保護管理區  
19.      * 使用每CPU緩存的目的，也是為了減少使用這把鎖。 
20.      */  
21.     spin_lock(&zone->lock);  
22.     /* all_unreclaimable代表了內存緊張程度，釋放內存後，將此標志清除 */  
23.     zone_clear_flag(zone, ZONE_ALL_UNRECLAIMABLE);  
24.     zone->pages_scanned = 0;/* pages_scanned代表最後一次內存緊張以來，頁面回收過程已經掃描的頁數。 
25.     目前正在釋放內存，將此清0，待回收過程隨後回收時重新計數 */  
26.   
27.     /*增加管理區空閒頁數*/  
28.     __mod_zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES, count);  
29.     while (count) {  
30.         struct page *page;  
31.         struct list_head *list;  
32.   
33.         /* 
34.          * Remove pages from lists in a round-robin fashion. A 
35.          * batch_free count is maintained that is incremented when an 
36.          * empty list is encountered.  This is so more pages are freed 
37.          * off fuller lists instead of spinning excessively around empty 
38.          * lists 
39.          */  
40.         do {/*從pcp的三類鏈表中找出不空的一個，釋放*/  
41.             batch_free++;/*參看英文注釋*/  
42.             if (++migratetype == MIGRATE_PCPTYPES)  
43.                 migratetype = 0;  
44.             list = &pcp->lists[migratetype];  
45.         } while (list_empty(list));  
46.   
47.         do {  
48.             page = list_entry(list->prev, struct page, lru);  
49.             /* must delete as __free_one_page list manipulates */  
50.             list_del(&page->lru);  
51.             /*釋放單個頁面到伙伴系統，注意這裡的分類回收*/  
52.             __free_one_page(page, zone, 0, migratetype);  
53.             trace_mm_page_pcpu_drain(page, 0, migratetype);  
54.         } while (--count && --batch_free && !list_empty(list));  
55.     }  
56.     spin_unlock(&zone->lock);  
57. }