启动过程期间内存管理

在启动过程期间，尽管内存管理尚未初始化，但内核仍然需要分配内存以创建各种数据结构。bootmem分配器用于在启动阶段早期分配内存。

对于启动过程，应该本着简单的原则，因此内核开发者决定实现一个最先适配分配器（first-fit）用于在启动阶段管理内存。该分配器使用一个位图来管理页，位图bit位要和物理内存页数相同。bit=1表示用过的页，bit=0为空闲页。

在需要分配内存时，分配器逐位扫描位图，直到找到1个能提供足够连续页的位置，即所谓的最先最佳（first-best）或最先适配位置。

这个过程不是很高效，因为每次都必须从头扫描，在内核初始化之后不能将其用作内存管理，之后用的是伙伴系统。

setup_memory

   |-> 确定可以的低端内存页桢

   |->setup_bootmem_allocator

              |->init_bootmem

              |->register_bootmem_low_pages

              |->reserve_bootmem(bootmap,bootmap_size)

              |->调用reserve_bootmem分配特定的内存区

IA-32的初始化

setup_memory分析检测内存区，找到低端内存区中最大的编码，由于高端内存处理麻烦，所以在启动时候不考虑，我们可以通过内核的启动日志找到相关信息。

chechunli@chechunli-desktop:~ $ dmesg | more

......

[    0.000000] 1086MB HIGHMEM available.

[    0.000000] 896MB LOWMEM available.

......

然后，setup_bootmem_allocator接下来负责发起以后的所有步骤。首先要标记所有bit图中的页为已用，因为有些特殊页需要特殊处理，比如IA-32系统中的0页（该页在许多计算机上是一个特殊的BIOS页，有些特定于计算机的功能需要该页才能正常启动），内核映像占用的页。都标记为已用之后，再把那些潜在能用页释放出来，在IA-32上BIOS对该任务提供了支持，BIOS提供了可用的内存区列表，即初始化过程中更早一点提供的e820映射。

[    0.000000] BIOS-provided physical RAM map:

[    0.000000]  BIOS-e820: 0000000000000000 - 000000000009f000 (usable)

[    0.000000]  BIOS-e820: 000000000009f000 - 00000000000a0000 (reserved)

[    0.000000]  BIOS-e820: 00000000000f0000 - 0000000000100000 (reserved)

[    0.000000]  BIOS-e820: 0000000000100000 - 000000007bed0000 (usable)

[    0.000000]  BIOS-e820: 000000007bed0000 - 000000007bed3000 (ACPI NVS)

[    0.000000]  BIOS-e820: 000000007bed3000 - 000000007bee0000 (ACPI data)

[    0.000000]  BIOS-e820: 000000007bee0000 - 000000007bf00000 (reserved)

[    0.000000]  BIOS-e820: 000000007c000000 - 0000000080000000 (reserved)

[    0.000000]  BIOS-e820: 00000000f0000000 - 00000000f4000000 (reserved)

[    0.000000]  BIOS-e820: 00000000fec00000 - 0000000100000000 (reserved)

停用bootmem分配器

在系统初始化进行到伙伴系统分配器能够承担内存管理的责任后，必须停用bootmem分配器，因为不能用两个分配器。首先，内核需要扫描bootmem分配器的页位图，释放未用的页。其次，页位图释放后，它占据的内存空间也需要释放。

释放初始化数据

许多内核代码块和数据表只在系统初始化阶段需要，所以需要释放掉。

内核提供了两个属性（__init, __initcall）用于标记初始化函数和数据。这些必须放在函数或者数据之前。

int __init hyper_hopper_probe(struct net_device *dev)

在数据段也可以标记为初始化数据，用__initdata。

__init和__initdata不能使用普通C编译，只适用于GNU C编译器。

#define __init __section(.init.text)__cold

#define __initdata __section(.init.data)

__cold通知编译器，通向该函数的代码路径可能性较低，该函数不会经常调用。

释放了多少内存可以通过启动日志查看

chechunli@chechunli-desktop:/ $ dmesg

......

[   22.253823] Freeing unused kernel memory: 368k freed

......