1. 概述
接著上一篇《Linux內核原始碼分析之setup_arch (一)》繼續分析，本文首先分析arm_memblock_init函式，然后分析內核啟動階段的是如何進行記憶體管理的，
2. arm_memblock_init
該函式的功能比較簡單，主要就是把meminfo中記錄的記憶體條資訊添加到memblock.memory中，然后把內核鏡像所在記憶體區域添加到memblock.reserved中，arm_mm_memblock_reserve把頁表所在記憶體區域添加到memblock.reserved中；如果使用了設備樹，則使用arm_dt_memblock_reserve來保留所占用的記憶體，最后則是呼叫CPU相關的mdesc->reserve，其對應的呼叫為cpu_mem_reserve，該函式定義在cpu.c中，
/* arch/arm/mm/init.c */
void __init arm_memblock_init(...) {
for (i = 0; i < mi->nr_banks; i++)
memblock_add(mi->bank[i].start, mi->bank[i].size);
memblock_reserve(__pa(_stext), _end - _stext);
arm_mm_memblock_reserve();
arm_dt_memblock_reserve();
if (mdesc->reserve)
mdesc->reserve();
arm_memblock_steal_permitted = false;
memblock_allow_resize();
memblock_dump_all();
}
/* include/kernel/memblock.h */
struct memblock {
phys_addr_t current_limit;
struct memblock_type memory;
struct memblock_type reserved;
};
3. memblock_alloc
接下來就該執行paging_init函式了，在分析paging_init之前先來點內核啟動階段的記憶體管理相關的內容，從arm_memblock_init開始引入memblock資料結構，其作用是實作內核啟動初期的記憶體管理功能，嚴格來說，其生命周期到paging_init::bootmem_init為止，memblock_alloc呼叫流程如下，
實際查找空閑記憶體的函式為memblock_find_in_range_node，而該函式中真正實作空閑記憶體查找的是for_each_free_mem_range_reverse這個宏定義，
/* mm/memblock.c */
phys_addr_t memblock_find_in_range_node(...)
{
...
for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, &this_start, &this_end, NULL) {
...
if (cand >= this_start)
return cand;
}
return 0;
}
該宏定義如下，然而其中又嵌套了一個函式Orz...
/* include/linux/memblock.h */
#define for_each_free_mem_range_reverse(i, nid, p_start, p_end, p_nid) \
for (i = (u64)ULLONG_MAX, \
__next_free_mem_range_rev(&i, nid, p_start, p_end, p_nid); \
i != (u64)ULLONG_MAX; \
__next_free_mem_range_rev(&i, nid, p_start, p_end, p_nid))
首先需要說明的是，memblock.reserved標識的區域表示的是已被占用的記憶體區域，memblock.memory中記錄的是記憶體條資訊，現在回到__next_free_mem_range_rev函式，代碼段(1)(2)的目的是找出記憶體條上兩個reserved區域之間的記憶體區域，即空閑區域，找到之后再經過代碼段(3)對空閑區域的起始地址和結束地址進行修正，因為代碼段(1)(2)只能保證空閑區與當前記憶體條存在交集，并不能保證該空閑區域完全處于當前記憶體條之中，主要原因在于無法保證這兩個reserved區域都在當前記憶體條上，
/* mm/memblock.c */
void __init_memblock __next_free_mem_range_rev(...)
{
struct memblock_type *mem = &memblock.memory;
struct memblock_type *rsv = &memblock.reserved;
...
/* (1) */
for ( ; mi >= 0; mi--) {
struct memblock_region *m = &mem->regions[mi];
phys_addr_t m_start = m->base;
phys_addr_t m_end = m->base + m->size;
...
/* (2) */
for ( ; ri >= 0; ri--) {
struct memblock_region *r = &rsv->regions[ri];
phys_addr_t r_start = ri ? r[-1].base + r[-1].size : 0;
phys_addr_t r_end = ri < rsv->cnt ? r->base : ULLONG_MAX;
...
/* (3) */
if (m_end > r_start) {
if (out_start)
*out_start = max(m_start, r_start);
if (out_end)
*out_end = min(m_end, r_end);
if (out_nid)
*out_nid = memblock_get_region_node(m);
...
return;
}
}
}
*idx = ULLONG_MAX;
}
至此，空閑區域的查找基本就結束了，回到memblock_find_in_range_node函式中，再檢查一下該區域的起始地址和結束地址是否合法等等，最終就申請到了所請求大小的記憶體區域，最后只需要將這塊記憶體區域標記為reserved狀態就結束了記憶體分配的整個程序了，
/* mm/memblock.c */
int memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
{
struct memblock_type *_rgn = &memblock.reserved;
return memblock_add_region(_rgn, base, size, MAX_NUMNODES);
}
4. 總結
- arm_memblock_init函式首先把記錄在meminfo記錄的記憶體條資訊轉移到memblock.memory中，然后把已經使用的記憶體區域記錄到memblock.reserved中，主要包括內核鏡像所占用區域、頁表區域以及設備樹；
- memblock_alloc通過memblock中的memory和reserved中記錄的資訊進行記憶體管理，每次申請到記憶體之后都在memblock.reserved中進行記錄，
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