SLIT 表則記錄了各個結(jié)點之間的距離，在系統(tǒng)中由數(shù)組 node_distance[ ] 記錄。


    Linux 采用 Node、Zone 和頁三級結(jié)構(gòu)來描述物理內(nèi)存的，如圖 2 所示， 
  
  
  
      圖 2 Linux 中 Node、Zone 和頁的關(guān)系
  
  . 1 結(jié)點
  
    Linux 用一個 struct pg_data_t 結(jié)構(gòu)來描述系統(tǒng)的內(nèi)存，系統(tǒng)中每個結(jié)點都掛接在一個 pgdat_list 列表中，對 UMA 體系結(jié)構(gòu)，則只有一個靜態(tài)的 pg_data_t 結(jié)構(gòu) contig_page_data。對 NUMA 系統(tǒng)來說則非常容易擴充，NUMA 系統(tǒng)中一個結(jié)點可以對應 Linux 存儲描述中的一個結(jié)點，具體描述見 linux/mmzone.h。  




typedef struct pglist_data {

zone_t node_zones[MAX_NR_ZONES];

zonelist_t node_zonelists[GFP_ZONEMASK+1];

int nr_zones;

struct page *node_mem_map;

unsigned long *valid_addr_bitmap;

struct bootmem_data *bdata;

unsigned long node_start_paddr;

unsigned long node_start_mapnr;

unsigned long node_size;

int node_id;

struct pglist_data *node_next;

} pg_data_t;


     下面就該結(jié)構(gòu)中的主要域進行說明： 
































域 說明
Node_zones 該結(jié)點的 zone 類型，一般包括 ZONE_HIGHMEM、ZONE_NORMAL 和 ZONE_DMA 三類
Node_zonelists 分配時內(nèi)存時 zone 的排序。它是由 free_area_init_core() 通過 page_alloc.c 中的 build_zonelists() 設置 zone 的順序
nr_zones 該結(jié)點的 zone 個數(shù)，可以從 1 到 3，但并不是所有的結(jié)點都需要有 3 個 zone
node_mem_map 它是 struct page 數(shù)組的第一頁，該數(shù)組表示結(jié)點中的每個物理頁框。根據(jù)該結(jié)點在系統(tǒng)中的順序，它可在全局 mem_map 數(shù)組中的某個位置
Valid_addr_bitmap 用于描述結(jié)點內(nèi)存空洞的位圖
node_start_paddr 該結(jié)點的起始物理地址
node_start_mapnr 給出在全局 mem_map 中的頁偏移，在free_area_init_core() 計算在 mem_map 和 lmem_map 之間的該結(jié)點的頁框數(shù)目
node_size 該 zone 內(nèi)的頁框總數(shù)
node_id 該結(jié)點的 ID，全系統(tǒng)結(jié)點 ID 從 0 開始

    系統(tǒng)中所有結(jié)點都維護在 pgdat_list 列表中，在 init_bootmem_core 函數(shù)中完成該列表初始化工作。 
  
     2.2 Zone
  
    每個結(jié)點的內(nèi)存被分為多個塊，稱為zones，它表示內(nèi)存中一段區(qū)域。一個zone用struct_zone_t結(jié)構(gòu)描述，zone的類型主要有ZONE_DMA、ZONE_NORMAL和ZONE_HIGHMEM。ZONE_DMA位于低端的內(nèi)存空間，用于某些舊的ISA設備。ZONE_NORMAL的內(nèi)存直接映射到Linux內(nèi)核線性地址空間的高端部分，許多內(nèi)核操作只能在ZONE_NORMAL中進行。例如，在X86中，zone的物理地址如下：   














類型 地址范圍
ZONE_DMA 前16MB內(nèi)存
ZONE_NORMAL 16MB – 896MB
ZONE_HIGHMEM 896 MB以上


  
    Zone是用struct zone_t描述的，它跟蹤頁框使用、空閑區(qū)域和鎖等信息，具體描述如下： 




typedef struct zone_struct {

spinlock_t lock;

unsigned long free_pages;

unsigned long pages_min, pages_low, pages_high;

int need_balance;

free_area_t free_area[MAX_ORDER];

wait_queue_head_t * wait_table;

unsigned long wait_table_size;

unsigned long wait_table_shift;

struct pglist_data *zone_pgdat;

struct page *zone_mem_map;

unsigned long zone_start_paddr;

unsigned long zone_start_mapnr;

char *name;

unsigned long size;

} zone_t;



      下面就該結(jié)構(gòu)中的主要域進行說明： 






































域 說明
Lock 旋轉(zhuǎn)鎖，用于保護該zone
free_pages 該zone空閑頁總數(shù)
pages_min,

pages_low,


pages_high

Zone的閾值
need_balance 該標志告訴kswapd需要對該zone的頁進行交換
Free_area 空閑區(qū)域的位圖，用于buddy分配器
wait_table 等待釋放該頁進程的隊列散列表，這對wait_on_page()和unlock_page()是非常重要的。當進程都在一條隊列上等待時，將引起進程的抖動
zone_mem_map 全局mem_map中該zone所引用的第一頁
zone_start_paddr 含義與node_start_paddr類似
zone_start_mapnr 含義與node_start_mapnr類似
Name 該zone的名字。如，“DMA”，“Normal”或“HighMem”
Size Zone的大小，以頁為單位

    當系統(tǒng)中可用的內(nèi)存比較少時，kswapd將被喚醒，并進行頁交換。如果需要內(nèi)存的壓力非常大，進程將同步釋放內(nèi)存。如前面所述，每個zone有三個閾值，稱為pages_low，pages_min和pages_high，用于跟蹤該zone的內(nèi)存壓力。pages_min的頁框數(shù)是由內(nèi)存初始化free_area_init_core函數(shù)，根據(jù)該zone內(nèi)頁框的比例計算的，最小值為20頁，最大值一般為255頁。當?shù)竭_pages_min時，分配器將采用同步方式進行kswapd的工作；當空閑頁的數(shù)目達到pages_low時，kswapd被buddy分配器喚醒，開始釋放頁；當達到pages_high時，kswapd將被喚醒，此時kswapd不會考慮如何平衡該zone，直到有pages_high空閑頁為止。一般情況下，pages_high缺省值是pages_min的3倍。
  
    Linux存儲管理的這種層次式結(jié)構(gòu)可以將ACPI的SRAT和SLIT信息與Node、Zone實現(xiàn)有效的映射，從而克服了傳統(tǒng)Linux中平坦式結(jié)構(gòu)無法反映NUMA架構(gòu)的缺點。當一個任務請求分配內(nèi)存時，Linux采用局部結(jié)點分配策略，首先在自己的結(jié)點內(nèi)尋找空閑頁；如果沒有，則到相鄰的結(jié)點中尋找空閑頁；如果還沒有，則到遠程結(jié)點中尋找空閑頁，從而在操作系統(tǒng)級優(yōu)化了訪存性能。

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