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Docs/zh_CN: Translate physical_memory.rst to Simplified Chinese
This patch translates the "physical_memory.rst" document into Simplified Chinese to improve accessibility for Chinese-speaking developers and users. Signed-off-by: Yaxin Wang <wang.yaxin@zte.com.cn> Signed-off-by: Jiang Kun <jiang.kun2@zte.com.cn> Reviewed-by: Yanteng Si <si.yanteng@linux.dev> Signed-off-by: xu xin <xu.xin16@zte.com.cn> Signed-off-by: Jonathan Corbet <corbet@lwn.net> Link: https://lore.kernel.org/r/20241028135321916ZWK032bHhlbncjvmzDkZs@zte.com.cn
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32643e10df
commit
6f33817fb4
@ -54,6 +54,7 @@ Linux内存管理文档
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page_owner
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page_table_check
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page_tables
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physical_memory
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remap_file_pages
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split_page_table_lock
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vmalloced-kernel-stacks
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356
Documentation/translations/zh_CN/mm/physical_memory.rst
Normal file
356
Documentation/translations/zh_CN/mm/physical_memory.rst
Normal file
@ -0,0 +1,356 @@
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.. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
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.. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
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:Original: Documentation/mm/physical_memory.rst
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:翻译:
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王亚鑫 Yaxin Wang <wang.yaxin@zte.com.cn>
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物理内存
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Linux可用于多种架构,因此需要一个与架构无关的抽象来表示物理内存。本章描述
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了管理运行系统中物理内存的结构。
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第一个与内存管理相关的主要概念是 `非一致性内存访问(NUMA)
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<https://en.wikipedia.org/wiki/Non-uniform_memory_access>`
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在多核和多插槽机器中,内存可能被组织成不同的存储区,这些存储区根据与处理器
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的距离“不同”而有不同的访问开销。例如,可能为每个CPU分配内存存储区,或者为
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外围设备在附近分配一个非常适合DMA的内存存储区。
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每个存储区被称为一个节点,节点在Linux中表示为 ``struct pglist_data``,
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即使是在UMA架构中也是这样表示。该结构总是通过 ``pg_data_t`` 来引用。特
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定节点的 ``pg_data_t`` 结构体可以通过NODE_DATA(nid)引用,其中nid被称
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为该节点的ID。
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对于非一致性内存访问(NUMA)架构,节点数据结构在引导时由特定于架构的代码早
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期分配。通常,这些结构在其所在的内存区上本地分配。对于一致性内存访问(UMA)
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架构,只使用一个静态的 ``pg_data_t`` 结构体,称为 ``contig_page_data``。
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节点将会在 :ref:`节点 <nodes>` 章节中进一步讨论。
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整个物理内存被划分为一个或多个被称为区域的块,这些区域表示内存的范围。这
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些范围通常由访问内存的架构限制来决定。在节点内,与特定区域对应的内存范围
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由 ``struct zone`` 结构体描述,该结构被定义为 ``zone_t``,每种区域都
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属于以下描述类型的一种。
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* ``ZONE_DMA`` 和 ``ZONE_DMA32`` 在历史上代表适用于DMA的内存,这些
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内存由那些不能访问所有可寻址内存的外设访问。多年来,已经有了更好、更稳
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固的接口来获取满足特定DMA需求的内存(这些接口由
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Documentation/core-api/dma-api.rst 文档描述),但是 ``ZONE_DMA``
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和 ``ZONE_DMA32`` 仍然表示访问受限的内存范围。
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取决于架构的不同,这两种区域可以在构建时通过关闭 ``CONFIG_ZONE_DMA`` 和
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``CONFIG_ZONE_DMA32`` 配置选项来禁用。一些64位的平台可能需要这两种区域,
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因为他们支持具有不同DMA寻址限制的外设。
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* ``ZONE_NORMAL`` 是普通内存的区域,这种内存可以被内核随时访问。如果DMA
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设备支持将数据传输到所有可寻址的内存区域,那么可在该区域的页面上执行DMA
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操作。``ZONE_NORMAL`` 总是开启的。
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* ``ZONE_HIGHMEM`` 是指那些没有在内核页表中永久映射的物理内存部分。该区
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域的内存只能通过临时映射被内核访问。该区域只在某些32位架构上可用,并且是
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||||
通过 ``CONFIG_HIGHMEM`` 选项开启。
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* ``ZONE_MOVABLE`` 是指可访问的普通内存区域,就像 ``ZONE_NORMAL``
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一样。不同之处在于 ``ZONE_MOVABLE`` 中的大多数页面内容是可移动的。
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这意味着这些页面的虚拟地址不会改变,但它们的内容可能会在不同的物理页面
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之间移动。通常,在内存热插拔期间填充 ``ZONE_MOVABLE``,在启动时也可
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以使用 ``kernelcore``、``movablecore`` 和 ``movable_node``
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这些内核命令行参数来填充。更多详细信息,请参阅内核文档
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Documentation/mm/page_migration.rst 和
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Documentation/admin-guide/mm/memory-hotplug.rst。
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* ``ZONE_DEVICE`` 表示位于持久性内存(PMEM)和图形处理单元(GPU)
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等设备上的内存。它与RAM区域类型有不同的特性,并且它的存在是为了提供
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:ref:`struct page<Pages>` 结构和内存映射服务,以便设备驱动程序能
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识别物理地址范围。``ZONE_DEVICE`` 通过 ``CONFIG_ZONE_DEVICE``
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选项开启。
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需要注意的是,许多内核操作只能使用 ``ZONE_NORMAL`` 来执行,因此它是
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性能最关键区域。区域在 :ref:`区域 <zones>` 章节中有更详细的讨论。
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节点和区域范围之间的关系由固件报告的物理内存映射决定,另外也由内存寻址
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的架构约束以及内核命令行中的某些参数决定。
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例如,在具有2GB RAM的x86统一内存架构(UMA)机器上运行32位内核时,整
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个内存将位于节点0,并且将有三个区域: ``ZONE_DMA``、 ``ZONE_NORMAL``
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和 ``ZONE_HIGHMEM``::
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0 2G
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+-------------------------------------------------------------+
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| node 0 |
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+-------------------------------------------------------------+
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0 16M 896M 2G
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+----------+-----------------------+--------------------------+
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| ZONE_DMA | ZONE_NORMAL | ZONE_HIGHMEM |
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+----------+-----------------------+--------------------------+
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在内核构建时关闭 ``ZONE_DMA`` 开启 ``ZONE_DMA32``,并且具有16GB
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RAM平均分配在两个节点上的arm64机器上,使用 ``movablecore=80%`` 参数
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||||
启动时,``ZONE_DMA32``、``ZONE_NORMAL`` 和 ``ZONE_MOVABLE``
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位于节点0,而 ``ZONE_NORMAL`` 和 ``ZONE_MOVABLE`` 位于节点1::
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1G 9G 17G
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+--------------------------------+ +--------------------------+
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| node 0 | | node 1 |
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+--------------------------------+ +--------------------------+
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1G 4G 4200M 9G 9320M 17G
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+---------+----------+-----------+ +------------+-------------+
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| DMA32 | NORMAL | MOVABLE | | NORMAL | MOVABLE |
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+---------+----------+-----------+ +------------+-------------+
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内存存储区可能位于交错的节点。在下面的例子中,一台x86机器有16GB的RAM分
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布在4个内存存储区上,偶数编号的内存存储区属于节点0,奇数编号的内存条属于
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||||
节点1::
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0 4G 8G 12G 16G
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+-------------+ +-------------+ +-------------+ +-------------+
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| node 0 | | node 1 | | node 0 | | node 1 |
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||||
+-------------+ +-------------+ +-------------+ +-------------+
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||||
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||||
0 16M 4G
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+-----+-------+ +-------------+ +-------------+ +-------------+
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| DMA | DMA32 | | NORMAL | | NORMAL | | NORMAL |
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+-----+-------+ +-------------+ +-------------+ +-------------+
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在这种情况下,节点0将覆盖从0到12GB的内存范围,而节点1将覆盖从4GB到16GB
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的内存范围。
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.. _nodes_zh_CN:
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节点
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====
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正如我们所提到的,内存中的每个节点由 ``pg_data_t`` 描述,通过
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||||
``struct pglist_data`` 结构体的类型定义。在分配页面时,默认情况下,Linux
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||||
使用节点本地分配策略,从离当前运行CPU的最近节点分配内存。由于进程倾向于在同
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||||
一个CPU上运行,很可能会使用当前节点的内存。分配策略可以由用户控制,如内核文
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||||
档 Documentation/admin-guide/mm/numa_memory_policy.rst 中所述。
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||||
大多数NUMA(非统一内存访问)架构维护了一个指向节点结构的指针数组。这些实际
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||||
的结构在启动过程中的早期被分配,这时特定于架构的代码解析了固件报告的物理内
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||||
存映射。节点初始化的大部分工作是在由free_area_init()实现的启动过程之后
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||||
完成,该函数在后面的小节 :ref:`初始化 <initialization>` 中有详细描述。
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||||
除了节点结构,内核还维护了一个名为 ``node_states`` 的 ``nodemask_t``
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||||
位掩码数组。这个数组中的每个位掩码代表一组特定属性的节点,这些属性由
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||||
``enum node_states`` 定义,定义如下:
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``N_POSSIBLE``
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节点可能在某个时刻上线。
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``N_ONLINE``
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节点已经上线。
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``N_NORMAL_MEMORY``
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节点拥有普通内存。
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``N_HIGH_MEMORY``
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||||
节点拥有普通或高端内存。当关闭 ``CONFIG_HIGHMEM`` 配置时,
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||||
也可以称为 ``N_NORMAL_MEMORY``。
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||||
``N_MEMORY``
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||||
节点拥有(普通、高端、可移动)内存。
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``N_CPU``
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||||
节点拥有一个或多个CPU。
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||||
对于具有上述属性的每个节点,``node_states[<property>]``
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掩码中对应于节点ID的位会被置位。
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||||
例如,对于具有常规内存和CPU的节点2,第二个bit将被设置::
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node_states[N_POSSIBLE]
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||||
node_states[N_ONLINE]
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node_states[N_NORMAL_MEMORY]
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||||
node_states[N_HIGH_MEMORY]
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||||
node_states[N_MEMORY]
|
||||
node_states[N_CPU]
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||||
有关使用节点掩码(nodemasks)可能进行的各种操作,请参考
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||||
``include/linux/nodemask.h``。
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除此之外,节点掩码(nodemasks)提供用于遍历节点的宏,即
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||||
``for_each_node()`` 和 ``for_each_online_node()``。
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例如,要为每个在线节点调用函数 foo(),可以这样操作::
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for_each_online_node(nid) {
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pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
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||||
foo(pgdat);
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}
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节点数据结构
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------------
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节点结构 ``struct pglist_data`` 在 ``include/linux/mmzone.h``
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中声明。这里我们将简要描述这个结构体的字段:
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通用字段
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~~~~~~~~
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``node_zones``
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表示该节点的区域列表。并非所有区域都可能被填充,但这是
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||||
完整的列表。它被该节点的node_zonelists以及其它节点的
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||||
node_zonelists引用。
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``node_zonelists``
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||||
表示所有节点中所有区域的列表。此列表定义了分配内存时首选的区域
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||||
顺序。``node_zonelists`` 在核心内存管理结构初始化期间,
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||||
由 ``mm/page_alloc.c`` 中的 ``build_zonelists()``
|
||||
函数设置。
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||||
``nr_zones``
|
||||
表示此节点中已填充区域的数量。
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||||
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``node_mem_map``
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||||
对于使用FLATMEM内存模型的UMA系统,0号节点的 ``node_mem_map``
|
||||
表示每个物理帧的struct pages数组。
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||||
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||||
``node_page_ext``
|
||||
对于使用FLATMEM内存模型的UMA系统,0号节点的 ``node_page_ext``
|
||||
是struct pages的扩展数组。只有在构建时开启了 ``CONFIG_PAGE_EXTENSION``
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||||
选项的内核中才可用。
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``node_start_pfn``
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||||
表示此节点中起始页面帧的页面帧号。
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||||
``node_present_pages``
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||||
表示此节点中存在的物理页面的总数。
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||||
``node_spanned_pages``
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||||
表示包括空洞在内的物理页面范围的总大小。
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||||
``node_size_lock``
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||||
一个保护定义节点范围字段的锁。仅在开启了 ``CONFIG_MEMORY_HOTPLUG`` 或
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||||
``CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT`` 配置选项中的某一个时才定义。提
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||||
供了 ``pgdat_resize_lock()`` 和 ``pgdat_resize_unlock()`` 用来操作
|
||||
``node_size_lock``,而无需检查 ``CONFIG_MEMORY_HOTPLUG`` 或
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||||
``CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT`` 选项。
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||||
``node_id``
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节点的节点ID(NID),从0开始。
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``totalreserve_pages``
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这是每个节点保留的页面,这些页面不可用于用户空间分配。
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``first_deferred_pfn``
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||||
如果大型机器上的内存初始化被推迟,那么第一个PFN(页帧号)是需要初始化的。
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||||
在开启了 ``CONFIG_DEFERRED_STRUCT_PAGE_INIT`` 选项时定义。
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||||
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``deferred_split_queue``
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||||
每个节点的大页队列,这些大页的拆分被推迟了。仅在开启了 ``CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE``
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||||
配置选项时定义。
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||||
``__lruvec``
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||||
每个节点的lruvec持有LRU(最近最少使用)列表和相关参数。仅在禁用了内存
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||||
控制组(cgroups)时使用。它不应该直接访问,而应该使用 ``mem_cgroup_lruvec()``
|
||||
来查找lruvecs。
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||||
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||||
回收控制
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~~~~~~~~
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||||
另见内核文档 Documentation/mm/page_reclaim.rst 文件。
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||||
``kswapd``
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||||
每个节点的kswapd内核线程实例。
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||||
``kswapd_wait``, ``pfmemalloc_wait``, ``reclaim_wait``
|
||||
同步内存回收任务的工作队列。
|
||||
|
||||
``nr_writeback_throttled``
|
||||
等待写回脏页时,被限制的任务数量。
|
||||
|
||||
``kswapd_order``
|
||||
控制kswapd尝试回收的order。
|
||||
|
||||
``kswapd_highest_zoneidx``
|
||||
kswapd线程可以回收的最高区域索引。
|
||||
|
||||
``kswapd_failures``
|
||||
kswapd无法回收任何页面的运行次数。
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||||
|
||||
``min_unmapped_pages``
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||||
无法回收的未映射文件支持的最小页面数量。由 ``vm.min_unmapped_ratio``
|
||||
系统控制台(sysctl)参数决定。在开启 ``CONFIG_NUMA`` 配置时定义。
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||||
|
||||
``min_slab_pages``
|
||||
无法回收的SLAB页面的最少数量。由 ``vm.min_slab_ratio`` 系统控制台
|
||||
(sysctl)参数决定。在开启 ``CONFIG_NUMA`` 时定义。
|
||||
|
||||
``flags``
|
||||
控制回收行为的标志位。
|
||||
|
||||
内存压缩控制
|
||||
~~~~~~~~~~~~
|
||||
|
||||
``kcompactd_max_order``
|
||||
kcompactd应尝试实现的页面order。
|
||||
|
||||
``kcompactd_highest_zoneidx``
|
||||
kcompactd可以压缩的最高区域索引。
|
||||
|
||||
``kcompactd_wait``
|
||||
同步内存压缩任务的工作队列。
|
||||
|
||||
``kcompactd``
|
||||
每个节点的kcompactd内核线程实例。
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||||
|
||||
``proactive_compact_trigger``
|
||||
决定是否使用主动压缩。由 ``vm.compaction_proactiveness`` 系统控
|
||||
制台(sysctl)参数控制。
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||||
|
||||
统计信息
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~~~~~~~~
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||||
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||||
``per_cpu_nodestats``
|
||||
表示节点的Per-CPU虚拟内存统计信息。
|
||||
|
||||
``vm_stat``
|
||||
表示节点的虚拟内存统计数据。
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||||
|
||||
.. _zones_zh_CN:
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||||
|
||||
区域
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.. admonition:: Stub
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本节内容不完整。请列出并描述相应的字段。
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||||
.. _pages_zh_CN:
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||||
页
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.. admonition:: Stub
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本节内容不完整。请列出并描述相应的字段。
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.. _folios_zh_CN:
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页码
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.. admonition:: Stub
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本节内容不完整。请列出并描述相应的字段。
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||||
.. _initialization_zh_CN:
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||||
初始化
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.. admonition:: Stub
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本节内容不完整。请列出并描述相应的字段。
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