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wangcong02345

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linux2.4.18----7.bootm引导内存分配器的初始化及内存分配

分类： LINUX

2016-11-07 17:47:44

一. 说明
1.1 内存参数的获取
a. 实模式下memory参数的获取
linux-2.4.18/arch/i386/boot/setup.S -->当时处于实模式下把E820的memory_map的结果放在了0x2D0处
  1. linux-2.4.18/include/asm-i386/e820.h
  2. #define E820MAP 0x2d0 /* our map */
  3. #define E820NR 0x1e8 /* # entries in E820MAP */
这个是在Documentation/i386/zero-page.txt中规定的

b. 保护模式下memory参数的转移
arch/i386/kernel/head.S中把参数由0x90000copy到了empty_zero_page(c0104000)

E820的map如上图所示
1.2 setup_arch中建立了boot_mem的管理,如下图所示:
1.3 页表初始化的步骤,都是在setup_arch中
setup_arch
{
    a.合并e820的map, 通过e820的map中的start与offset计算出可用的最大内存,这个值略小于物理内存
    如果最大内存大于896M，则highstart_pfn=896M页帧,highend_pfn=最大可用物理内存的页帧
    如果最大物理内存小于896M,则highstart_pfn = highend_pfn=最大可用物理内存的页帧

    b.调用init_bootmem在kernel的end处建立一个内存页帧的位图来管理内存
    contig_page_data->bdata->node_bootmem_map,里面的全部内容都设为0xFF，代表不可用

    c. 扫描e820的map,将所有标志为内存的部分在bootm内存管理区中标志为0,代表可用
       经此操作  除管理1M的部分会留下一些0xFF,其余的bootm内存管理区全为0

    d. 调用reserve_bootmem(HIGH_MEMORY, size);将内核及bootm内存管理区在bootm内存管理区设为不可用0xFF

    到此bootm页表管理己初始化完成，以后可以自由的使用bootm来分配及删除内存页表了。    
}
以上b完成后bootm内存管理区的内容如下所示
  1. (gdb) x /200bx 0x381000
  2. 0x381000:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  3. 0x381008:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  4. 0x381010:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  5. ....
  6. 0x388000:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
以上c完成后bootm内存管理区的内容如下所示
  1. (gdb) x /200bx 0x381000
  2. 0x381000:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  3. 0x381008:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  4. 0x381010:    0x00    0x00    0x00    0x80    0xff    0xff    0xff    0xff
  5. 0x381018:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  6. 0x381020:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  7. ....
  8. 0x388000:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
以上d完成后bootm内存管理区的内容如下所示:
  1. (gdb) x /500bx 0x381000
  2. 0x381000:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  3. 0x381008:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  4. 0x381010:    0x00    0x00    0x00    0x80    0xff    0xff    0xff    0xff
  5. 0x381018:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff  -->这部分是[0x9FC00-1M]设为不可用
  6. 0x381020:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  7. 0x381028:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  8. 0x381030:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  9. 0x381038:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  10. 0x381040:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  11. 0x381048:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  12. 0x381050:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  13. 0x381058:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  14. 0x381060:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  15. 0x381068:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff  -->这部分是[1M-boom结束]设为不可用
  16. 0x381070:    0xff    0x01    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  17. ....
  18. 0x388000:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00

二.代码说明
2.1 内存参数的获取
linux-2.4.18/arch/i386/kernel/setup.c
  1. void __init setup_arch(char **cmdline_p)
  2. {
  3.     unsigned long bootmap_size, low_mem_size;
  4.     unsigned long start_pfn, max_pfn, max_low_pfn;
  5.     int i;
  6. //以下是执行完setup_memory_region后的结果,qemu中设置了mem=256
  7. //(gdb) p /x e820
    $4 = {nr_map = 0x6, map = {{addr = 0x0, size = 0x9fc00, type = 0x1}, {addr = 0x9fc00, size = 0x400, type = 0x2}, {addr = 0xf0000, size = 0x10000, type = 0x2}, {addr = 0x100000, 
          size = 0xfefe000, type = 0x1}, {addr = 0xfffe000, size = 0x2000, type = 0x2}, {addr = 0xfffc0000, size = 0x40000, type = 0x2}, {addr = 0x0, size = 0x0, 
          type = 0x0} }}  -->共有6个map
    当设置mem=1024时
    (gdb) p /x e820
    $1 = {nr_map = 0x6, map = {{addr = 0x0, size = 0x9fc00, type = 0x1}, {addr = 0x9fc00, size = 0x400, type = 0x2}, {addr = 0xf0000, size = 0x10000, type = 0x2}, {addr = 0x100000, 
          size = 0x3fefe000, type = 0x1}, {addr = 0x3fffe000, size = 0x2000, type = 0x2}, {addr = 0xfffc0000, size = 0x40000, type = 0x2}, {addr = 0x0, size = 0x0, type = 0x0} }}
  8.     setup_memory_region();

  10.     init_mm.start_code = (unsigned long) &_text;
  11.     init_mm.end_code = (unsigned long) &_etext;
  12.     init_mm.end_data = (unsigned long) &_edata;
  13.     init_mm.brk = (unsigned long) &_end;

  15.     code_resource.start = virt_to_bus(&_text);
  16.     code_resource.end = virt_to_bus(&_etext)-1;
  17.     data_resource.start = virt_to_bus(&_etext);
  18.     data_resource.end = virt_to_bus(&_edata)-1;

  20.     parse_mem_cmdline(cmdline_p);

  22. #define PFN_UP(x)    (((x) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT)
  23. #define PFN_DOWN(x)    ((x) >> PAGE_SHIFT)
  24. #define PFN_PHYS(x)    ((x) << PAGE_SHIFT)

  26. /*
  27.  * Reserved space for vmalloc and iomap - defined in asm/page.h
  28.  */
  29. #define MAXMEM_PFN    PFN_DOWN(MAXMEM)
  30. #define MAX_NONPAE_PFN    (1 << 20)

  32. //在System.map中0xc044daac A _end
  33. //end的物理地址PA= 0xc044daac - 0xc000000 = 0x44daac
    //#define PFN_UP(x) (((x) + PAGE_SIZE-1) >> PAGE_SHIFT)
    //内存管理的开始页帧start_pfn = (0x44daac+4k-1)/4k = 1102.666748047 =1102
  34.     start_pfn = PFN_UP(__pa(&_end));
  35. //解析e820的map表,获取可用的mem的最高地址，我这儿1G的内存max_pfn=0x3fffe,1G内存最大的pfn=0x40000
  36. //但最后两页0x2000不是可用mem，所以max_pfn=0x40000-2=0x3fffe
  37.     max_pfn = 0;
  38.     for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  39.         unsigned long start, end;
  40.         /* RAM? */
  41.         if (e820.map[i].type != E820_RAM)   -->跳过保留内存区,#define E820_RESERVED 2
  42.             continue;
  43.         start = PFN_UP(e820.map[i].addr);   -->将物理地址转为页帧号
  44.         end = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size); -->将物理地址转为页帧号
  45.         if (start >= end)
  46.             continue;
  47.         if (end > max_pfn)          
  48.             max_pfn = end;      -->max_pfn可以理解为实际内存容量的页帧(根据e820map实际会减一点点)
  49.     }

  51. //获取最高地址地页帧号,大于896M的内存其最高地址的页帧号就是896M的页帧
  52.     max_low_pfn = max_pfn;
  53.     if (max_low_pfn > MAXMEM_PFN) {   
  54.         max_low_pfn = MAXMEM_PFN;    //当内存大于896M时，max_low_pfn=896M的页帧=0x38000
  55. #ifndef CONFIG_HIGHMEM
  56.         /* Maximum memory usable is what is directly addressable */
  57.         printk(KERN_WARNING "Warning only %ldMB will be used.\n", MAXMEM>>20);
  58.         if (max_pfn > MAX_NONPAE_PFN)
  59.             printk(KERN_WARNING "Use a PAE enabled kernel.\n");
  60.         else
  61.             printk(KERN_WARNING "Use a HIGHMEM enabled kernel.\n");
  62. #else /* !CONFIG_HIGHMEM */
  63. #ifndef CONFIG_X86_PAE
  64.         if (max_pfn > MAX_NONPAE_PFN) {
  65.             max_pfn = MAX_NONPAE_PFN;
  66.             printk(KERN_WARNING "Warning only 4GB will be used.\n");
  67.             printk(KERN_WARNING "Use a PAE enabled kernel.\n");
  68.         }
  69. #endif /* !CONFIG_X86_PAE */
  70. #endif /* !CONFIG_HIGHMEM */
  71.     }

  73. #ifdef CONFIG_HIGHMEM
  74.     highstart_pfn = highend_pfn = max_pfn;   -->max_pfn可以理解为实际内存容量的页帧=0x3fffe
  75.     if (max_pfn > MAXMEM_PFN) {
  76.         highstart_pfn = MAXMEM_PFN;          -->highstart_pfn=0x38000(896M的页帧)
  77.         printk(KERN_NOTICE "%ldMB HIGHMEM available.\n",
  78.             pages_to_mb(highend_pfn - highstart_pfn));
  79.     }
  80. #endif
  81.     //内存管理区的开始是内核end处,并页对齐的地址-->我这儿是0x381000
  82.     //当内存大于896M时，只用896M,内存管理区中1bit代表1页。 
  83.     //bit[0]映射[0-4k]这块内存以此类推，bit[1]映射[4-8k]这块内存以此类推，
  84.     //最后将内存管理区全置1-->我这儿是将[0x381000-0x388000]这块内存全置1
  85.     bootmap_size = init_bootmem(start_pfn, max_low_pfn);    -->bootmap_size=0x7000

  87.     //在init_bootmem中将内存管理区全置1,代表己被占用,哪些内存可以用呢?
  88.     //答案是在e802的mem_map中属性为E820_RAM的是可以用的
  89.     //下面这个for循环查找e820的mem_map找到属性为E820_RAM的内存
  90.     //将这部分内存在内存管理区中置0,代表这块内存可用
  91.     for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {
  92.         unsigned long curr_pfn, last_pfn, size;
  93.         if (e820.map[i].type != E820_RAM)
  94.             continue;
  95.         curr_pfn = PFN_UP(e820.map[i].addr);
  96.         if (curr_pfn >= max_low_pfn)
  97.             continue;
  98.         last_pfn = PFN_DOWN(e820.map[i].addr + e820.map[i].size);

  100.         if (last_pfn > max_low_pfn)   -->如果这个内存区结束地址大于896M
  101.             last_pfn = max_low_pfn;   -->则设置内存区结束地址为896M-->并转为页帧
  102.         if (last_pfn <= curr_pfn)
  103.             continue;

  105.         size = last_pfn - curr_pfn;
  106.         free_bootmem(PFN_PHYS(curr_pfn), PFN_PHYS(size));   -->将内存管理区中[0-896M]中可用部分置0
  107.     }
  108.     //将内核及内存管理区所在的内存 在内存管理区相应的映射地址处置1 -->表明这部分内存不可用
  109.     //内核的end=380150,页对齐=0x381000, 整个不可用部分的size=(0x381000-0x100000)+0x7000=0x288000
  110.     //不可用部分的起始地址=0x100000=1M转为页帧256, 长度0x288000转为页帧=0x288000/4096=648
  111.     //转为位图0x381000+256/8=0x20    648/8=81 [0x381000+0x20 --- +81]这个内存管理区置1
  112.     //即将[0x381020-0x0x381071]置1
  113.     reserve_bootmem(HIGH_MEMORY, (PFN_PHYS(start_pfn) + bootmap_size + PAGE_SIZE-1) - (HIGH_MEMORY));

  115.     reserve_bootmem(0, PAGE_SIZE);             -->将[0-4K]设为不可用   -->内存管理区0x381000: 0x01

  117. #ifdef CONFIG_SMP
  118.     reserve_bootmem(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);     -->将[4K-8K]设为不可用 -->内存管理区0x381000: 0x03
  119. #endif
  120. ....                                            --->到此己经可以用bootm来进行内存分配了
  121. }
注: 关于setup_memory_region
start_kernel --> setup_arch --> setup_memory_region
    --> sanitize_e820_map  ;排序合并e820中的数据
    --> copy_e820_map       ;将e820的map数据储存在结构体e820 (它是map[E820MAX])中
当内存小于896M时, highstart_pfn=内存最大值/4K,例如256M=256×1024×1024/4096=65536=0x10000
当内存大于896M时, highstart_pfn=896M/4K=896×1024×1024/4096=1939524096/4096=0x38000

2.2 bootm内存管理区的初始化
linux-2.4.18/mm/bootmem.c
setup_arch
 -->init_bootmem_core
  1.  --> 896*1024*1024/4096=229376=0x38000
     --> 需要用byte的位图 380000/8=28672=0x7000,所以内存管理区的大小是0x7000个字节,管理内存是896M
     -->将[0x381000-0x388000]这块内存全置1
  2. //mapstart--> 是内核结束的地址(按页对齐)的页帧 ,这个就是内存的位图管理区的始地址(我这儿0x381000)
    //start -->是 0
    //end --> 是内存结束或896M的页帧
  3. static unsigned long __init init_bootmem_core (pg_data_t *pgdat, unsigned long mapstart, unsigned long start, unsigned long end)
  4. {
  5.     bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
  6.     unsigned long mapsize = ((end - start)+7)/8;                    -->mem的管理是按位图来管理的,1位代表1页

  8.     pgdat->node_next = pgdat_list;
  9.     pgdat_list = pgdat;

  11.     mapsize = (mapsize + (sizeof(long) - 1UL)) & ~(sizeof(long) - 1UL);
  12.     bdata->node_bootmem_map = phys_to_virt(mapstart << PAGE_SHIFT);  //将位图管理区的起始地址(0xc0381000)转为虚地址
  13.     bdata->node_boot_start = (start << PAGE_SHIFT);
  14.     bdata->node_low_pfn = end;

  16.     /*
  17.      * Initially all pages are reserved - setup_arch() has to
  18.      * register free RAM areas explicitly.
  19.      */
  20.     memset(bdata->node_bootmem_map, 0xff, mapsize);             -->将位图所有位置1,表明己被占用

  22.     return mapsize;
  23. }
2.3 bootm内存的分配
其中goal的作用是:从哪开始分配内存
例如:goal=0x0则从0开始分配内存,当然能不能从0分配到内存还得看内存管理区位图是否是0
当goal=0x1000000时,则从16M开始分配内存，前面即使有空闲内存也不用了
2.3.1 goal=0
在mm/bootmem.c中
setup_arch-->smp_alloc_memory-->alloc_bootmem_low_pages-->__alloc_bootmem_node
-->__alloc_bootmem_core
  1. #define alloc_bootmem_low_pages(x) \
  2.     __alloc_bootmem((x), PAGE_SIZE, 0)
goal=0
  1. static void * __init __alloc_bootmem_core (bootmem_data_t *bdata,
  2.     unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
  3. {
  4.     unsigned long i, start = 0;
  5.     void *ret;
  6.     unsigned long offset, remaining_size;
  7.     unsigned long areasize, preferred, incr;
  8.     unsigned long eidx = bdata->node_low_pfn - (bdata->node_boot_start >>PAGE_SHIFT);   //eidx=0x38000=896M的页帧

  10.     if (!size) BUG();

  12.     if (align & (align-1))
  13.         BUG();

  15.     offset = 0;
  16.     if (align && (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)) != 0) 
  17.         offset = (align - (bdata->node_boot_start & (align - 1UL)));
  18.     offset >>= PAGE_SHIFT;

  20.     /*
  21.      * We try to allocate bootmem pages above 'goal'
  22.      * first, then we try to allocate lower pages.
  23.      */
  24.     if (goal && (goal >= bdata->node_boot_start) && ((goal >> PAGE_SHIFT) < bdata->node_low_pfn)) {
  25.         preferred = goal - bdata->node_boot_start;
  26.     } else
  27.         preferred = 0;

  29.     preferred = ((preferred + align - 1) & ~(align - 1)) >> PAGE_SHIFT;
  30.     preferred += offset;
  31.     areasize = (size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
  32.     incr = align >> PAGE_SHIFT ? : 1;
  33.     //在bootm内存管理区中搜索位图,搜索找到第一个不为0的位图,并将位图的号保存
  34. restart_scan:
  35.     for (i = preferred; i < eidx; i += incr) {
  36.         unsigned long j;
  37.         if (test_bit(i, bdata->node_bootmem_map))     //跳过为1的位图
  38.             continue;
  39.         for (j = i + 1; j < i + areasize; ++j) {
  40.             if (j >= eidx)
  41.                 goto fail_block;
  42.             if (test_bit (j, bdata->node_bootmem_map))
  43.                 goto fail_block;
  44.         }
  45.         start = i;                           //前面reseved了两页内存-->第0页与第1页,所以这儿start=第2页
  46.         goto found;
  47.     fail_block:;
  48.     }
  49.     if (preferred) {
  50.         preferred = offset;
  51.         goto restart_scan;
  52.     }
  53.     return NULL;
  54. found:
  55.     if (start >= eidx)
  56.         BUG();

  58.     /*
  59.      * Is the next page of the previous allocation-end the start
  60.      * of this allocation's buffer? If yes then we can 'merge'
  61.      * the previous partial page with this allocation.
  62.      */
  63. //找到第1个不为0的位图后，按映射关系实际的物理地址=nr*4096，之后将物理地址转虚地址
  64. //注: nr不是数值是位号, 例0001中nr=0 -->0111中nr=2 -->1111中nr=3
  65.     if (align <= PAGE_SIZE && bdata->last_offset && bdata->last_pos+1 == start) {
  66.         offset = (bdata->last_offset+align-1) & ~(align-1);
  67.         if (offset > PAGE_SIZE)
  68.             BUG();
  69.         remaining_size = PAGE_SIZE-offset;
  70.         if (size < remaining_size) {
  71.             areasize = 0;
  72.             // last_pos unchanged
  73.             bdata->last_offset = offset+size;
  74.             ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset + bdata->node_boot_start);
  75.         } else {
  76.             remaining_size = size - remaining_size;
  77.             areasize = (remaining_size+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE;
  78.             ret = phys_to_virt(bdata->last_pos*PAGE_SIZE + offset + bdata->node_boot_start);
  79.             bdata->last_pos = start+areasize-1;
  80.             bdata->last_offset = remaining_size;
  81.         }
  82.         bdata->last_offset &= ~PAGE_MASK;
  83.     } else {
  84.         bdata->last_pos = start + areasize - 1;    //执行后bdata->last_pos=2
  85.         bdata->last_offset = size & ~PAGE_MASK;
  86.         ret = phys_to_virt(start * PAGE_SIZE + bdata->node_boot_start);    //start=2,bdata->node_boot_start=0，即将0x2000的实地址转虚地址0xc0002000
  87.     }
  88.     /*
  89.      * Reserve the area now:
  90.      */
  91.     for (i = start; i < start+areasize; i++)
  92.         if (test_and_set_bit(i, bdata->node_bootmem_map))      //将内存管理区位图中相应位置1
  93.             BUG();                                             //因为这是首次分配,所以是由0011-->0111 
  94.     memset(ret, 0, size);                          //将分配的内存区清0,ret=0xc0002000,size=4096
  95.     return ret;                                    //返回查找第1个不为0的位图的虚地址
  96. }
init_bootmem_core结束后,内存管理区的位图contig_page_data.bdata->node_bootmem_map=0xC0381000如下所示:
contig_page_data.bdata->node_bootmem_map=0xC0381000
  1. (gdb) x /300wb 0x381000
  2. 0x381000:    0x03    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    -->前两页是reserved所以是0011
  3. 0x381008:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  4. 0x381010:    0x00    0x00    0x00    0x80    0xff    0xff    0xff    0xff
  5. 0x381018:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
分配了一页内存之后,内存管理区的变化
  1. (gdb) x /300wb 0x381000
  2. 0x381000:    0x07    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00     -->前两页是reserved,之后分配了一页所以是0111
  3. 0x381008:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  4. 0x381010:    0x00    0x00    0x00    0x80    0xff    0xff    0xff    0xff
  5. 0x381018:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
2.3.2 goal=0x1000000
setup_arch --> paging_init --> free_area_init --> free_area_init_core
    lmem_map = (struct page *) alloc_bootmem_node(pgdat, map_size);
  1. #define alloc_bootmem_node(pgdat, x) \
  2.     __alloc_bootmem_node((pgdat), (x), SMP_CACHE_BYTES, __pa(MAX_DMA_ADDRESS))
goal=0x1000000
  1. include/linux/cache.h:#define SMP_CACHE_BYTES L1_CACHE_BYTES    
  2. size=map_size=17825724=0x10FFFBC
  3. align=0x80
  4. goal=DMA的最大物理地址=0x01000000
  5. void * __init __alloc_bootmem_node (pg_data_t *pgdat, unsigned long size, unsigned long align, unsigned long goal)
  6. {
  7.     void *ptr;

  9.     ptr = __alloc_bootmem_core(pgdat->bdata, size, align, goal);
  10.     if (ptr)
  11.         return (ptr);
  12.     return NULL;
  13. }
分配结束后内存管理区的数据如下所示:
  1. (gdb) x /800bx 0x381000
  2. 0x3811f0:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  3. 0x3811f8:    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
  4. 0x381200:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
  5. 0x381208:    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff    0xff
0x381000是内存管理区的开始，0x381200是这次分配的内存管理数据的开始
我们按映射关系计算一下实际的物理地址:
0x381200-0x381000=0x200=512 --> 512*8*4096=16M也就是说从物理地址16M开始向后按页分配内存

2.4 bootm内存的释放
在mm/bootmem.c中,将[addr--addr+size]所在的位图清0,其中addr与size都是物理地址的addr与size
  1. static void __init free_bootmem_core(bootmem_data_t *bdata, unsigned long addr, unsigned long size)
  2. {
  3.     unsigned long i;
  4.     unsigned long start;
  5.     /*
  6.      * round down end of usable mem, partially free pages are
  7.      * considered reserved.
  8.      */
  9.     unsigned long sidx;
  10. //注意:这儿只是除以PAGE_SIZE，而不是(num+PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE,说明如果不满一页的部分不清0
  11.     unsigned long eidx = (addr + size - bdata->node_boot_start)/PAGE_SIZE;   //eidx是要清除的最大物理地址的相应页帧
  12.     unsigned long end = (addr + size)/PAGE_SIZE;

  14.     if (!size) BUG();
  15.     if (end > bdata->node_low_pfn)
  16.         BUG();
  17.     //start是要清除的物理地址相应页帧
  18.     start = (addr + PAGE_SIZE-1) / PAGE_SIZE;
  19.     sidx = start - (bdata->node_boot_start/PAGE_SIZE);
  20.     //将物理地址所对应的内存管理区的相应bit清0
  21.     for (i = sidx; i < eidx; i++) {
  22.         if (!test_and_clear_bit(i, bdata->node_bootmem_map))
  23.             BUG();
  24.     }
  25. }

2.5bootm的最后内存的释放
在mm/bootmem.c中,将[addr--addr+size]所在的位图清0,其中addr与size都是物理地址的addr与size
  1. static unsigned long __init free_all_bootmem_core(pg_data_t *pgdat)
  2. {
  3.     struct page *page = pgdat->node_mem_map;
  4.     bootmem_data_t *bdata = pgdat->bdata;
  5.     unsigned long i, count, total = 0;
  6.     unsigned long idx;

  8.     if (!bdata->node_bootmem_map) BUG();

  10.     count = 0;
  11.     idx = bdata->node_low_pfn - (bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT);    //idx=0x38000,bdata->node_low_pfn=0x38000
  12. //从0->0x38000开始遍历内存管理区，将没有使用的页释放
  13.     for (i = 0; i < idx; i++, page++) {
  14.         if (!test_bit(i, bdata->node_bootmem_map)) {
  15.             count++;
  16.             ClearPageReserved(page);
  17.             set_page_count(page, 1);
  18.             __free_page(page);
  19.         }
  20.     }
  21.     total += count;

  23. //将内存管理区本身所占的内存释放
  24.     page = virt_to_page(bdata->node_bootmem_map);
  25.     count = 0;
  26.     for (i = 0; i < ((bdata->node_low_pfn-(bdata->node_boot_start >> PAGE_SHIFT))/8 + PAGE_SIZE-1)/PAGE_SIZE; i++,page++) {
  27.         count++;
  28.         ClearPageReserved(page);
  29.         set_page_count(page, 1);
  30.         __free_page(page);
  31.     }
  32.     total += count;
  33.     bdata->node_bootmem_map = NULL;

  35.     return total;
  36. }

附录1.将0xC0000000 取负放在unsigned long 中
  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3. #define __PAGE_OFFSET        (0xC0000000)
  4. #define __MAXMEM        (-__PAGE_OFFSET)

  6. int main ( int argc, char *argv[] )
  7. {
  8.     unsigned long a = __MAXMEM;
  9.     unsigned long b = __PAGE_OFFSET;
  10.     printf("a=%ld=0x%lx=0x%lxM=0x%lxG\n", a,a, a/1024/1024, a/1024/1024/1024);
  11.     printf("b=%ld=0x%lx=0x%lxM=0x%lxG\n", b,b, b/1024/1024, b/1024/1024/1024);
  12.     return EXIT_SUCCESS;
  13. }
运行结果:
  1. cong@msi:/work/os/test$ ./test
  2. a=1073741824=0x40000000=0x400M=0x1G
  3. b=-1073741824=0xc0000000=0xc00M=0x3G

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