其数据结构如下所示:
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struct page {
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/* First double word block */
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unsigned long flags; /* Atomic flags, some possibly
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* updated asynchronously */
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struct address_space *mapping; /* If low bit clear, points to
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* inode address_space, or NULL.
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* If page mapped as anonymous
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* memory, low bit is set, and
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* it points to anon_vma object:
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* see PAGE_MAPPING_ANON below.
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*/
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/* Second double word */
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struct {
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union {
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pgoff_t index; /* Our offset within mapping. */
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void *freelist; /* slub first free object */
-
};
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union {
-
/* Used for cmpxchg_double in slub */
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unsigned long counters;
-
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struct {
-
- union {
-
atomic_t _mapcount;
-
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struct {
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unsigned inuse:16;
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unsigned objects:15;
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unsigned frozen:1;
-
};
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};
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atomic_t _count; /* Usage count, see below. */
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};
-
};
-
};
-
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/* Third double word block */
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union {
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struct list_head lru; /* Pageout list, eg. active_list
-
* protected by zone->lru_lock !
-
*/
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struct { /* slub per cpu partial pages */
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struct page *next; /* Next partial slab */
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#ifdef CONFIG_64BIT
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int pages; /* Nr of partial slabs left */
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int pobjects; /* Approximate # of objects */
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#else
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short int pages;
-
short int pobjects;
-
#endif
-
};
-
};
-
-
/* Remainder is not double word aligned */
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union {
-
unsigned long private; /* Mapping-private opaque data:
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* usually used for buffer_heads
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* if PagePrivate set; used for
-
* swp_entry_t if PageSwapCache;
-
* indicates order in the buddy
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* system if PG_buddy is set.
-
*/
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#if USE_SPLIT_PTLOCKS
-
spinlock_t ptl;
-
#endif
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struct kmem_cache *slab; /* SLUB: Pointer to slab */
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struct page *first_page; /* Compound tail pages */
- };
- }
出于节省内存的考虑,struct page中使用了大量的联合体union。下面仅对常用的一些的字段做说明:
1) flags:描述page的状态和其他信息,如图:
主要分为4部分,其中标志位flag向高位增长,其余位字段向低位增长,中间存在空闲位。
section:主要用于稀疏内存模型SPARSEMEM,可忽略。
node:NUMA节点号,标识该page属于哪一个节点。
zone:内存域标志,标识该page属于哪一个zone。
flag:page的状态标识,常用的有:
PG_locked:page被锁定,说明有使用者正在操作该page。
PG_error:状态标志,表示涉及该page的IO操作发生了错误。
PG_referenced:表示page刚刚被访问过。
PG_active:page处于inactive LRU链表。PG_active和PG_referenced一起控制该page的活跃程度,这在内存回收时将会非常有用。
PG_uptodate:表示page的数据已经与后备存储器是同步的,是最新的。
PG_dirty:与后备存储器中的数据相比,该page的内容已经被修改。
PG_lru:表示该page处于LRU链表上。
PG_slab:该page属于slab分配器。
PG_reserved:设置该标志,防止该page被交换到swap。
PG_private:如果page中的private成员非空,则需要设置该标志。参考6)对private的解释。
PG_writeback:page中的数据正在被回写到后备存储器。
PG_swapcache:表示该page处于swap cache中。
PG_mappedtodisk:表示page中的数据在后备存储器中有对应。
PG_reclaim:表示该page要被回收。当PFRA决定要回收某个page后,需要设置该标志。
PG_swapbacked:该page的后备存储器是swap。
PG_unevictable:该page被锁住,不能交换,并会出现在LRU_UNEVICTABLE链表中,它包括的几种page:ramdisk或ramfs使用的页、
shm_locked、mlock锁定的页。
PG_mlocked:该page在vma中被锁定,一般是通过系统调用mlock()锁定了一段内存。
内核中提供了一些标准宏,用来检查、操作某些特定的比特位,如:
-> PageXXX(page):检查page是否设置了PG_XXX位
-> SetPageXXX(page):设置page的PG_XXX位
-> ClearPageXXX(page):清除page的PG_XXX位
-> TestSetPageXXX(page):设置page的PG_XXX位,并返回原值
-> TestClearPageXXX(page):清除page的PG_XXX位,并返回原值
2) _count:引用计数,表示内核中引用该page的次数,如果要操作该page,引用计数会+1,操作完成-1。当该值为0时,表示没有引用该page的位置,所以该page可以被解除映射,这往往在内存回收时是有用的。
3) _mapcount:被页表映射的次数,也就是说该page同时被多少个进程共享。初始值为-1,如果只被一个进程的页表映射了,该值为0 。如果该page处于伙伴系统中,该值为PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE(-128),内核通过判断该值是否为PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE来确定该page是否属于伙伴系统。
注意区分_count和_mapcount,_mapcount表示的是映射次数,而_count表示的是使用次数;被映射了不一定在使用,但要使用必须先映射。
4) mapping:有三种含义
a: 如果mapping = 0,说明该page属于交换缓存(swap cache);当需要使用地址空间时会指定交换分区的地址空间swapper_space。
b: 如果mapping != 0,bit[0] = 0,说明该page属于页缓存或文件映射,mapping指向文件的地址空间address_space。
c: 如果mapping != 0,bit[0] != 0,说明该page为匿名映射,mapping指向struct anon_vma对象。
通过mapping恢复anon_vma的方法:anon_vma = (struct anon_vma *)(mapping - PAGE_MAPPING_ANON)。
5) index:在映射的虚拟空间(vma_area)内的偏移;一个文件可能只映射一部分,假设映射了1M的空间,index指的是在1M空间内的偏移,而不是在整个文件内的偏移。
6) private:私有数据指针,由应用场景确定其具体的含义:
a:如果设置了PG_private标志,表示buffer_heads;
b:如果设置了PG_swapcache标志,private存储了该page在交换分区中对应的位置信息swp_entry_t。
c:如果_mapcount = PAGE_BUDDY_MAPCOUNT_VALUE,说明该page位于伙伴系统,private存储该伙伴的阶。
7) lru:链表头,主要有3个用途:
a:page处于伙伴系统中时,用于链接相同阶的伙伴(只使用伙伴中的第一个page的lru即可达到目的)。
b:page属于slab时,page->lru.next指向page驻留的的缓存的管理结构,page->lru.prec指向保存该page的slab的管理结构。
c:page被用户态使用或被当做页缓存使用时,用于将该page连入zone中相应的lru链表,供内存回收时使用。
以上就是对struct page的简单介绍,基于内核版本Linux-v3.2.40,如有任何错误欢迎指正。