### 前言 Linux核心原始碼分析之setup_arch (三) 基本上把setup_arch主要的函式都分析了，由於距離上一篇時間比較久了，所以這裡重新貼一下大致的流程圖，本文主要分析的是bootmem_init函式。 ### 程式碼分析 bootmem_init函式的結構如下： find_limits通過儲存在meminfo中的記憶體條資訊得到低端記憶體和高階記憶體的頁框編號，分別放入到min、max_low、max_high中。 ```c static void __init find_limits(unsigned long *min, unsigned long *max_low, unsigned long *max_high) { ... *min = bank_pfn_start(&mi->bank[0]); for_each_bank (i, mi) if (mi->bank[i].highmem) break; *max_low = bank_pfn_end(&mi->bank[i - 1]); *max_high = bank_pfn_end(&mi->bank[mi->nr_banks - 1]); } ``` arm_bootmem_init對低端記憶體區域進行管理，流程圖如下： 在通過find_limits得到記憶體的起止頁框號之後，通過bootmem_bootmap_pages計算得到需要分配bitmap的大小，分配好bitmap之後呼叫init_bootmem_node將起止頁框號和bitmap資訊寫入到pgdat中。 ```c /* arch/arm/mm/init.c */ static void __init arm_bootmem_init(unsigned long start_pfn, unsigned long end_pfn) { ... boot_pages = bootmem_bootmap_pages(end_pfn - start_pfn); bitmap = memblock_alloc_base(boot_pages << PAGE_SHIFT, L1_CACHE_BYTES, __pfn_to_phys(end_pfn)); node_set_online(0); pgdat = NODE_DATA(0); init_bootmem_node(pgdat, __phys_to_pfn(bitmap), start_pfn, end_pfn); ... } ``` 最後就是把memblock管理的記憶體移交給bootmem來管理，對於memblock中的空閒區域通過free_bootmem將bitmap中對應的bit置零，而已經使用的記憶體，即memblock中對應的reserved的區域使用reserve_bootmem將bitmap中對應bit置1。 ```c /* arch/arm/mm/init.c */ static void __init arm_bootmem_init(...) { ... /* Free the lowmem regions from memblock into bootmem. */ for_each_memblock(memory, reg) { ... free_bootmem(__pfn_to_phys(start), (end - start) << PAGE_SHIFT); } /* Reserve the lowmem memblock reserved regions in bootmem. */ for_each_memblock(reserved, reg) { ... reserve_bootmem(__pfn_to_phys(start), (end - start) << PAGE_SHIFT, BOOTMEM_DEFAULT); } } ``` 在設定好bitmap之後，接下來開始分配對應的page結構體，在分配page結構體記憶體之前，先統計出各個zone區域內的記憶體空洞，存放在zhole_size中。 ```c /* arch/arm/mm/init.c */ static void __init arm_bootmem_free(unsigned long min, unsigned long max_low, unsigned long max_high) { ... for_each_memblock(memory, reg) { ... if (start < max_low) { unsigned long low_end = min(end, max_low); zhole_size[0] -= low_end - start; } #ifdef CONFIG_HIGHMEM if (end > max_low) { unsigned long high_start = max(start, max_low); zhole_size[ZONE_HIGHMEM] -= end - high_start; } #endif } ... free_area_init_node(0, zone_size, min, zhole_size); } ``` 統計好記憶體空洞之後開始分配page結構體所需要的記憶體空間，大致流程如下： calculate_node_totalpages通過zones_size和zholes_size計算出記憶體頁總數和真正可用的記憶體頁數量，分別記錄在pgdat->node_spanned_pages和pgdat->node_present_pages中。 ```c /* mm/page_alloc.c */ void __paginginit free_area_init_node(int nid, unsigned long *zones_size, unsigned long node_start_pfn, unsigned long *zholes_size) { pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid); pgdat->node_id = nid; pgdat->node_start_pfn = node_start_pfn; calculate_node_totalpages(pgdat, zones_size, zholes_size); alloc_node_mem_map(pgdat); free_area_init_core(pgdat, zones_size, zholes_size); } ``` alloc_node_mem_map根據pgdat->node_spanned_pages的大小確定需要分配的page結構體數量，這其中包括了記憶體空洞部分的區域，分配好之後將起始地址記錄到pgdat->node_mem_map中，同時也記錄在全域性變數mem_map中。 ```c /* mm/page_alloc.c */ static void __init_refok alloc_node_mem_map(struct pglist_data *pgdat) { ... if (!pgdat->node_mem_map) { ... start = pgdat->node_start_pfn & ~(MAX_ORDER_NR_PAGES - 1); end = pgdat->node_start_pfn + pgdat->node_spanned_pages; end = ALIGN(end, MAX_ORDER_NR_PAGES); size = (end - start) * sizeof(struct page); map = alloc_remap(pgdat->node_id, size); if (!map) map = alloc_bootmem_node_nopanic(pgdat, size); pgdat->node_mem_map = map + (pgdat->node_start_pfn - start); } if (pgdat == NODE_DATA(0)) mem_map = NODE_DATA(0)->node_mem_map; ... } ``` 最後通過free_area_init_core初始化page結構體，大致流程如下： 主要作用是設定每個zone結構體的資訊，比如zone的可用空間大小等資訊，並把每個zone的page結構體初始化，記錄自己所屬的zone和node_id，同時把page結構體狀態設定為PG_reserved，這裡是無差別的設定的，至於空閒的記憶體頁會在後續的mm_init::mem_init::free_all_bootmem中重新釋放出來；另外，SetPageReserved是通過巨集宣告的，所以是無法找到該函式的，其定義在page-flags.h中。 ### 總結 bootmem_init函式的作用是分配bitmap和page結構體所需要的空間，同時把已使用的和空閒的記憶體區域都標記到bitmap中，然後更新每個zone的記憶體資訊，並把屬於每個zone記憶體空間對應的page結構體進行初始化，且全部都設定為PG_reserved