伙伴内存系统之 zone_water_mark_ok

#define ALLOC_NO_WATERMARKS 0x01 /* don't check watermarks at all */

#define ALLOC_WMARK_MIN 0x02 /* use pages_min watermark */

#define ALLOC_WMARK_LOW 0x04 /* use pages_low watermark */

#define ALLOC_WMARK_HIGH 0x08 /* use pages_high watermark */

#define ALLOC_HARDER 0x10 /* try to alloc harder */

#define ALLOC_HIGH 0x20 /* __GFP_HIGH set */

#define ALLOC_CPUSET 0x40 /* check for correct cpuset */

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上述是一些标志位。用来控制内存的分配行为。

1)

#define ALLOC_WMARK_HIGH 0x08 /* use pages_high watermark */

只有内存域的页面数至少为zone->pages_high 才分配页面

2)

#define ALLOC_WMARK_LOW 0x04 /* use pages_low watermark */

只有内存域的页面数至少为zone->pages_low 才分配页面

3)

#define ALLOC_WMARK_MIN 0x02 /* use pages_min watermark */

只有内存域的页面数至少为zone->pages_min 才分配页面

4)

#define ALLOC_NO_WATERMARKS 0x01 /* don't check watermarks at all */

顾名思义，不需要考虑内存域的水位情况。

5)

#define ALLOC_HARDER 0x10 /* try to alloc harder */

这个标志位的含义是通知伙伴系统放宽限制。

代码中有如下

            long min = mark;

    if (alloc_flags & ALLOC_HARDER)

min -= min / 4;

6)

#define ALLOC_HIGH 0x20 /* __GFP_HIGH set */

在分配高端内存域时，进一步放宽限制

代码中有如下：

   if (alloc_flags & ALLOC_HIGH)

min -= min / 2;

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继续关注 zone_water_mark_ok 这个函数之前，我们需要讲述清楚

1 zone->pages_min

2 zone->pages_low

3 zone->pages_high

page_min page_low page_high是内存域 zone这个结构体的成员变量，是页换出时使用的

水印。如果内存不足，内核将页换出，写入到硬盘上。这三个变量的值指导着交换守护进程

的行为：

1 如果内存域的空闲页面大于 pages_high，表示内存域的状态很好

2 如果内存域的空闲页面低于 pages_low，则内核需要将页换出到硬盘

3 如果内存域的空闲页面低于pages_min，则内存域中空闲页面太少，继续空闲页，页回收工作压力大。

接下来的问题是，如何计算内存域 水印的大小

计算水印之前，首先介绍全局变量 min_free_kbytes  这个值是需要为关键性分配保留的内存空间的最小值，

不能低于128K，不能高于64M，在函数init_per_zone_pages_min 中计算

代码如下

lowmem_kbytes = nr_free_buffer_pages() * (PAGE_SIZE >> 10);

min_free_kbytes = int_sqrt(lowmem_kbytes * 16);

if (min_free_kbytes < 128)

min_free_kbytes = 128;

if (min_free_kbytes > 65536)

min_free_kbytes = 65536;

用户可以通过文件/proc/sys/vm/min_free_kbytes来读取当前的值

好假设我们已经确定了全局变量 min_free_kbytpes的值，接下来我们计算三个水印。

低端内存域和高端内存域是分开计算的，从下面的步骤中可以体会

A 将min_free_kbytes 折合成页面数 pages_min。

B 计算所有低端内存域的内存页总数，保存在lowmem_pages 

for_each_zone(zone) {

if (!is_highmem(zone))

lowmem_pages += zone->present_pages;

}

C 对于每个低端内存域，根据每个内存域的页面多少，按照比例，共留出 pages_min个页面

即 

     tmp = (zone->present_pages /lowmem_pages) *pgaes_min;

    

    pages_min = tmp;

    pages_low = tmp + tmp/4;

    page_high = tmp + tmp/2;

D 对于高端内存域 首先也是计算tmp

   tmp = (zone->zone->present_pages /lowmem_pages) *pgaes_min;

   pages_min = zone->present_pages / 1024; 

   将pages_min调整到 [SWAP_CLUSTER_MAX ,128]之内。

   pages_low =  pgaes_min + tmp/4；

   pages_high = pages_min + tmp/2;

 

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解决完水印的计算问题，到了  zone_water_mark_ok

free_pages = 内存域分配完 阶为order的页面数后剩余的页面

如果 free_pages <= min +zpme->lowreserve[classzone_idx] //此处我存在疑惑 

 则表示不能满足水印条件，不能分配

接下来有一部分代码不太容易理解，我把自己的理解讲述一下，当然不一定正确

代码如下：

for (o = 0; o < order; o++) {

/* At the next order, this order's pages become unavailable */

free_pages -= z->free_area[o].nr_free << o;

/* Require fewer higher order pages to be free */

min >>= 1;

if (free_pages <= min)

return 0;

}

本来，分配完后，只要剩余的页数大于水位，就可以安然返回OK，但是伙伴系统不光要考虑剩余页的总数

还要考虑0 ~order 阶 剩余页的情况， 这个循环其实是为了保证位于高阶和低阶的页大体均衡。

尤其是free_pages比较少，正好位于水印附近的时候，要保证高阶页面总数和低阶的大体均衡。

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遗留的问题：

   free_pages <= min + zone->lowreserve[classzone_idx] 

   这个判断条件中的后半部zone->lowreserve[classzone_idx]  不太明白是什么用处。