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📁 网上一个牛人整理的关于linux内核编译
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<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 3.2 Final//EN">
<HTML>
<HEAD>
   <META HTTP-EQUIV="Content-Type" CONTENT="text/html; charset=gb2312">
   <META NAME="GENERATOR" CONTENT="《良友》v2.1, 作者：安富国，http://winking.126.com">
   <TITLE>内存</TITLE>
</HEAD>
<BODY style="font-family: 宋体; font-size: 9pt">
&nbsp;
<CENTER><TABLE CELLSPACING=10 CELLPADDING=10 WIDTH="60%" BGCOLOR="#FFB693" >
<TR>
<TD ALIGN=CENTER><FONT SIZE=+2><!--标题由此开始-->内存</TD>
</TR>
</TABLE></CENTER>

<p><h3>目       录</h3>
<!--目录由此开始--><A NAME="Content" ID="Content"></A>
<OL><LI><A HREF="#I376">内存</A></LI>
<OL><LI><A HREF="#I377">内存管理子系统导读from aka</A></LI>
<LI><A HREF="#I378">用户态</A></LI>
<LI><A HREF="#I379">内核页目录的初始化</A></LI>
<LI><A HREF="#I380">内核线程页目录的借用</A></LI>
<LI><A HREF="#I381">用户进程内核页目录的建立</A></LI>
<LI><A HREF="#I382">内核页目录的同步</A></LI>
<LI><A HREF="#I383">mlock代码分析</A></LI>
<LI><A HREF="#I384">memory.c</A></LI>
<OL><LI><A HREF="#I385">copy_page</A></LI>
<LI><A HREF="#I386">clear_page_tables</A></LI>
<LI><A HREF="#I387">oom</A></LI>
<LI><A HREF="#I388">free_page_tables</A></LI>
<LI><A HREF="#I389">new_page_tables</A></LI>
<LI><A HREF="#I390">copy_one_pte</A></LI>
<LI><A HREF="#I391">copy_pte_range</A></LI>
<LI><A HREF="#I392">copy_pmd_range</A></LI>
<LI><A HREF="#I393">copy_page_range</A></LI>
<LI><A HREF="#I394">free_pte</A></LI>
<LI><A HREF="#I395">forget_pte</A></LI>
<LI><A HREF="#I396">zap_pte_range</A></LI>
<LI><A HREF="#I397">zap_pmd_range</A></LI>
<LI><A HREF="#I398">zap_page_range</A></LI>
<LI><A HREF="#I399">zeromap_pte_range等</A></LI>
<LI><A HREF="#I400">remap_pte_range等</A></LI>
<LI><A HREF="#I401">put_dirty_page</A></LI>
<LI><A HREF="#I402">handle_mm_fault</A></LI>
</OL><LI><A HREF="#I403">mmap.c</A></LI>
<LI><A HREF="#I404">伙伴(buddy)算法</A></LI>
<LI><A HREF="#I405">页目录处理的宏</A></LI>
<LI><A HREF="#I406">MM作者的文章</A></LI></OL></OL>
<hr><br><A NAME="I376" ID="I376"></A><center><b><font size=+2>内存</font></b></center><br>

&nbsp;&nbsp;&nbsp; 内存管理系统是操作系统中最为重要的部分，因为系统的物理内存总是少于系统所需要的内存数量。虚拟内存就是为了克服这个矛盾而采用的策略。系统的虚拟内存通过在各个进程之间共享内存而使系统看起来有多于实际内存的内存容量。<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 虚拟内存可以提供以下的功能：<p>
*广阔的地址空间。<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 系统的虚拟内存可以比系统的实际内存大很多倍。<p>
*进程的保护。<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 系统中的每一个进程都有自己的虚拟地址空间。这些虚拟地址空间是完全分开的，这样一个进程的运行不会影响其他进程。并且，硬件上的虚拟内存机制是被保护的，内存不能被写入，这样可以防止迷失的应用程序覆盖代码的数据。<p>
*内存映射。<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 内存映射用来把文件映射到进程的地址空间。在内存映射中，文件的内容直接连接到进程的虚拟地址空间。<p>
*公平的物理内存分配。<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 内存管理系统允许系统中每一个运行的进程都可以公平地得到系统的物理内存。<p>
*共享虚拟内存。<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 虽然虚拟内存允许进程拥有自己单独的虚拟地址空间，但有时可能会希望进程共享内存。<p>
linux仅仅使用四个段<p>
两个代表 (code 和 data/stack)是内核空间从[0xC000 0000] (3 GB)到[0xFFFF FFFF] (4 GB)<br>
两个代表 (code 和 data/stack)是用户空间从[0] (0 GB) 到 [0xBFFF FFFF] (3 GB)<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; __<br>
&nbsp;&nbsp; 4 GB---&gt;|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Kernel&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; 内核空间 (Code + Data/Stack)<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; __|<br>
&nbsp;&nbsp; 3 GB---&gt;|----------------|&nbsp; __<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp; 2 GB---&gt;|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Tasks&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; 用户空间 (Code + Data/Stack)<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp; 1 GB---&gt;|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |________________|&nbsp; __|<br>
 0x00000000<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 内核/用户 线性地址<p>
<br>
linux可以使用3层页表映射，例如在高级的I64服务器上，但是i386体系结构下只有2层有实际意义:<p>
&nbsp;&nbsp; ------------------------------------------------------------------<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 线性地址<br>
&nbsp;&nbsp; ------------------------------------------------------------------<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; \___/&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; \___/&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; \_____/<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; PD 偏移&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; PF 偏移&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Frame 偏移<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; [10 bits]&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; [10 bits]&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; [12 bits]<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; -----------&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
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&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |---------|&nbsp;&nbsp; /|\&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
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&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; PF 偏移&nbsp; |_________|-------&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /|\ |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; PD 偏移&nbsp;&nbsp; |_________|-----&nbsp;&nbsp; |&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; _________|<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; /|\ |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp; |&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; \|/ |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; \|/<br>
 _____&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; ------&gt;|_________|&nbsp;&nbsp; 物理地址<br>
|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; \|/ |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp; x 4096 |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
| CR3 |--------&gt;|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
|_____|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; | ....... |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; | ....... |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 页目录表&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 页表<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Linux i386 分页<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp; 注意内核(仅仅内核)线性空间就等于内核物理空间，所以如下:<p>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ________________ _____<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp; 其他内核数据 |___&nbsp; |&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |----------------|&nbsp;&nbsp; | |__|&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 内核&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |\&nbsp; |____|&nbsp; 实际的其他&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp; 3 GB ---&gt;|----------------| \&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp; 内核数据&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |\ \&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; __|_\_\____|__&nbsp;&nbsp; Real&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; |<br>
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