给大家带来linux内存办理之非一连物理地点分派(vmalloc)

linux系统的文件布置，etc/，opt/目录的内容等；
后面我们已剖析了linux怎样使用同伴体系,slab分派器分派内存,用这些办法失掉的内存在物理地点上都是一连的,但是,有些时分,每次哀求内存时,体系都分派物理地点一连的内存块是分歧适的,能够使用小块内存“毗连”成年夜块可以使用的内存.这在操纵体系计划中也被称为“内存拼接”,明显,内存拼接在必要较年夜内存,而内存会见比拟之下不是很频仍的情形下是对照无效的.
　　在linux内核顶用来办理内存拼接的接口是vmalloc/vfree.用vmalloc分派失掉的内存在线性地点是光滑的,可是物理地点上长短一连的.
　　一:筹办常识:
　　Linux用vm_struct布局来暗示vmalloc利用的线性地点.vmalloc所利用的线性地点区间为:VMALLOC_STARTVMALLOC_END.借用<<Understanding.the.Linux.Kernel.3rd>>中的一副插图,以下示:
　　从上图中我们能够看到每个vmalloc_area用4KB离隔,如许做是为了很简单就可以捕获到越界会见,由于两头是一个“朴陋”.
　　二:相干的数据布局
　　上面来剖析一下vmallocarea的数据布局:
　　structvm_struct{
　　void*addr;//假造地点
　　unsignedlongsize;//vm的巨细
　　unsignedlongflags;//vm的标记
　　structpage**pages;//vm所映照的page
　　unsignedintnr_pages;//page个数
　　unsignedlongphys_addr;//对应的肇端物理地点
　　structvm_struct*next;//下一个vm.用来构成链表
　　}
　　全局变量vmlist用来办理vm组成的链表
　　全局变量vmlist用于会见vmlist所利用的旌旗灯号量
　　关于vm_struct有两个经常使用的操纵:get_vm_area/remove_vm_area
　　get_vm_area:用来分派一个符合巨细的vm布局,分派乐成以后,将其链进到vmlist中,代码在mm/vmalloc.c中.以下示:
　　//size为vm的巨细
　　structvm_struct*get_vm_area(unsignedlongsize,unsignedlongflags)
　　{
　　//在VMALLOC_START与VMALLOC_END找到一段符合的空间
　　return__get_vm_area(size,flags,VMALLOC_START,VMALLOC_END);
　　}
　　//参数申明:
　　//start:肇端地点end:停止地点size空间巨细
　　structvm_struct*__get_vm_area(unsignedlongsize,unsignedlongflags,
　　unsignedlongstart,unsignedlongend)
　　{
　　structvm_struct**p,*tmp,*area;
　　unsignedlongalign=1;
　　unsignedlongaddr;
　　//假如指定了VM_IOREMAP.则调剂对齐因子
　　if(flags&VM_IOREMAP){
　　intbit=fls(size);
　　if(bit>IOREMAP_MAX_ORDER)
　　bit=IOREMAP_MAX_ORDER;
　　elseif(bit<PAGE_SHIFT)
　　bit=PAGE_SHIFT;
　　align=1ul<<bit;
　　}
　　//将肇端地点依照对齐因子对齐
　　addr=ALIGN(start,align);
　　//分派一个vm_struct布局空间
　　area=kmalloc(sizeof(*area),GFP_KERNEL);
　　if(unlikely(!area))
　　returnNULL;
　　//PAGE_SIZE:在i32中为4KB,即下面所说的距离朴陋
　　size+=PAGE_SIZE;
　　if(unlikely(!size)){
　　kfree(area);
　　returnNULL;
　　}
　　write_lock(&vmlist_lock);
　　//遍历vmlist:找到符合巨细的末利用空间
　　for(p=&vmlist;(tmp=*p)!=NULL;p=&tmp-&

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在linux中学习命令的最好办法是学习Shell脚本编程，Shell脚本比起其他语言来学习简单,但是功能却十分强大.通过学习Shell编程,能让你掌握大量的linux命令。

有些人号称用过十几种甚至几十种linux,向人谈论起来头头是到,好像懂的很多。
gt;next){</P>　　//若肇端地点落在某一个vm区间,则调剂肇端地点为vm区间的开端
　　if((unsignedlong)tmp->addr<addr){
　　if((unsignedlong)tmp->addr+tmp->size>=addr)
　　addr=ALIGN(tmp->size+
　　(unsignedlong)tmp->addr,align);
　　continue;
　　}
　　//size+addr<addr?除非size==0
　　if((size+addr)<addr)
　　gotoout;
　　//两头的清闲能够包容下size巨细的vm.申明已找到了如许的一个vm
　　if(size+addr<=(unsignedlong)tmp->addr)
　　gotofound;
　　//调剂肇端地点为vm的停止地点
　　addr=ALIGN(tmp->size+(unsignedlong)tmp->addr,align);
　　//假如超越了局限
　　if(addr>end-size)
　　gotoout;
　　}
　　found:
　　//找到了符合巨细的空间,将area->addr赋值为addr,然后链进vmlist中
　　area->next=*p;
　　*p=area;
　　area->flags=flags;
　　area->addr=(void*)addr;
　　area->size=size;
　　area->pages=NULL;
　　area->nr_pages=0;
　　area->phys_addr=0;
　　write_unlock(&vmlist_lock);
　　returnarea;
　　out:
　　//没有找到符合巨细的空间,堕落前往
　　write_unlock(&vmlist_lock);
　　kfree(area);
　　if(printk_ratelimit())
　　printk(KERN_WARNING"allocationfailed:outofvmallocspace-usevmalloc=<size>toincreasesize.\n");
　　returnNULL;
　　}
　　这段代码不是很庞大,在此不具体剖析了.
　　remove_vm_area用来将响应的vm从vmlist中止开,使其暗示的空间能够被使用
　　//addr:对应vm的超始地点
　　structvm_struct*remove_vm_area(void*addr)
　　{
　　structvm_struct**p,*tmp;
　　write_lock(&vmlist_lock);
　　//遍历vmlist.找到超始地点为addr的vm
　　for(p=&vmlist;(tmp=*p)!=NULL;p=&tmp->next){
　　if(tmp->addr==addr)
　　gotofound;
　　}
　　write_unlock(&vmlist_lock);
　　returnNULL;
　　found:
　　//断开tmp所对应的映照干系
　　unmap_vm_area(tmp);
　　//找到了这个vm,将其从vmlist上断开
　　*p=tmp->next;
　　write_unlock(&vmlist_lock);
　　returntmp;
　　}
　　unmap_vm_area用来断开vm地点线性地点所对应的映照干系.它的代码以下:
　　voidunmap_vm_area(structvm_struct*area)
　　{
　　//vm所对应的肇端线性地点
　　unsignedlongaddress=(unsignedlong)area->addr;
　　//vm所对应的停止线性地点
　　unsignedlongend=(address+area->size);
　　pgd_t*dir;
　　//肇端地点地点的内核页目次项
　　dir=pgd_offset_k(address);
　　flush_cache_vunmap(address,end);
　　do{
　　//断开地点所对应的pmd映照
　　unmap_area_pmd(dir,address,end-address);
　　//运转到这里的时分,已断开了一个页目次所暗示的线性地点,而每一个页目次暗示的线性地点//巨细为PGDIR_SIZE
　　address=(address+PGDIR_SIZE)&PGDIR_MASK;
　　dir++;
　　}while(address&&(address<end));
　　//当抵达开端时停止轮回
　　flush_tlb_kernel_range((unsignedlong)area->addr,end);
　　}
　　//断开线性地点区间地点的pmd的映照
　　st

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使用gcc或g++进行编译，使用gdb进行调试；

vim除非你打算真正的学好linux，或者说打算长久时间学习他，而且肯花大量时间vim，否则，最好别碰
aticvoidunmap_area_pmd(pgd_t*dir,unsignedlongaddress,</P>　　unsignedlongsize)
　　{
　　unsignedlongend;
　　pmd_t*pmd;
　　if(pgd_none(*dir))
　　return;
　　if(pgd_bad(*dir)){
　　pgd_ERROR(*dir);
　　pgd_clear(dir);
　　return;
　　}
　　pmd=pmd_offset(dir,address);
　　address&=~PGDIR_MASK;
　　end=address+size;
　　if(end>PGDIR_SIZE)
　　end=PGDIR_SIZE;
　　do{
　　//断开线性地点地点的pte的映照干系
　　unmap_area_pte(pmd,address,end-address);
　　address=(address+PMD_SIZE)&PMD_MASK;
　　pmd++;
　　}while(address<end);
　　}
　　staticvoidunmap_area_pte(pmd_t*pmd,unsignedlongaddress,
　　unsignedlongsize)
　　{
　　unsignedlongend;
　　pte_t*pte;
　　if(pmd_none(*pmd))
　　return;
　　if(pmd_bad(*pmd)){
　　pmd_ERROR(*pmd);
　　pmd_clear(pmd);
　　return;
　　}
　　pte=pte_offset_kernel(pmd,address);
　　address&=~PMD_MASK;
　　end=address+size;
　　if(end>PMD_SIZE)
　　end=PMD_SIZE;
　　do{
　　pte_tpage;
　　//扫除pte的对应映照干系
　　page=ptep_get_and_clear(pte);
　　address+=PAGE_SIZE;
　　pte++;
　　if(pte_none(page))
　　continue;
　　if(pte_present(page))
　　continue;
　　printk(KERN_CRIT"Whee..Swappedoutpageinkernelpagetable\n");
　　}while(address<end);
　　}
　　经由这几个历程以后,实践上,它只是找到线性地点所对应的pte,然后断开pte的映照.值得注重的是:为了效力起见,这里只是断开了pte的映照,即只是将pte置为none,暗示pte末映照内存.并末断开pmd和pgd的映照
三:vmalloc的完成:
　　void*vmalloc(unsignedlongsize)
　　{
　　return__vmalloc(size,GFP_KERNEL|__GFP_HIGHMEM,PAGE_KERNEL);
　　}
　　实践上挪用__vmalloc:
　　void*__vmalloc(unsignedlongsize,intgfp_mask,pgprot_tprot)
　　{
　　structvm_struct*area;
　　structpage**pages;
　　unsignedintnr_pages,array_size,i;
　　//使哀求的巨细与页框对齐
　　size=PAGE_ALIGN(size);
　　//无效性反省
　　if(!size||(size>>PAGE_SHIFT)>num_physpages)
　　returnNULL;
　　//获得一个无效的VM,这个函数我们在后面已具体的剖析过了
　　area=get_vm_area(size,VM_ALLOC);
　　if(!area)
　　returnNULL;
　　//所要映照的页面总数
　　nr_pages=size>>PAGE_SHIFT;
　　//页面形貌符所占的空间
　　array_size=(nr_pages*sizeof(structpage*));
　　area->nr_pages=nr_pages;
　　area->pages=pages=kmalloc(array_size,(gfp_mask&~__GFP_HIGHMEM));
　　//假如空间分派失利
　　if(!area->pages){
　　remove_vm_area(area->addr);
　　kfree(area);
　　returnNULL;
　　}
　　memset(area->pages,0,array_size);
　　//为每个页面分派空间
　　for(i=0;i<area->nr_pages;i++){
　　area->pages=al

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写学习日记，这是学习历程的见证，同时我坚持认为是增强学习信念的法宝。以上是我学习Linux的心得体会，希望对大家的学习有所帮助，由于水平有限，本文难免有所欠缺，望请指正。

系统管理相关命令：df、top、free、quota、at、lp、adduser、groupaddkill、crontab、tar、unzip、gunzip、last
loc_page(gfp_mask);</P>　　if(unlikely(!area->pages)){
　　/*Successfullyallocatedipages,freethemin__vunmap()*/
　　area->nr_pages=i;
　　gotofail;
　　}
　　}
　　//为所分派的页面创建映照干系
　　if(map_vm_area(area,prot,&pages))
　　gotofail;
　　returnarea->addr;
　　fail:
　　vfree(area->addr);
　　returnNULL;
　　}
　　map_vm_area为所分派的内存创建映照干系,它的程序流程与unmap_vm_area差未几,都是从pgd找到pte,假如一样的映照干系不存在,则新建之.(如:pgd对应的pmd不存在,则新建pmd项,使pgd指向建好的pmd.同理,假如pmd所映照的pte项不存在,则新建pte,然后创建映照),然后将pte映照到响应的页表.代码以下:
　　intmap_vm_area(structvm_struct*area,pgprot_tprot,structpage***pages)
　　{
　　unsignedlongaddress=(unsignedlong)area->addr;
　　unsignedlongend=address+(area->size-PAGE_SIZE);
　　pgd_t*dir;
　　interr=0;
　　//vm肇端地点地点的页目次
　　dir=pgd_offset_k(address);
　　spin_lock(&init_mm.page_table_lock);
　　do{
　　pmd_t*pmd=pmd_alloc(&init_mm,dir,address);
　　if(!pmd){
　　err=-ENOMEM;
　　break;
　　}
　　//轮到pmd了^_^
　　if(map_area_pmd(pmd,address,end-address,prot,pages)){
　　err=-ENOMEM;
　　break;
　　}
　　address=(address+PGDIR_SIZE)&PGDIR_MASK;
　　dir++;
　　}while(address&&(address<end));
　　spin_unlock(&init_mm.page_table_lock);
　　flush_cache_vmap((unsignedlong)area->addr,end);
　　returnerr;
　　}
　　staticintmap_area_pmd(pmd_t*pmd,unsignedlongaddress,
　　unsignedlongsize,pgprot_tprot,
　　structpage***pages)
　　{
　　unsignedlongbase,end;
　　base=address&PGDIR_MASK;
　　address&=~PGDIR_MASK;
　　end=address+size;
　　if(end>PGDIR_SIZE)
　　end=PGDIR_SIZE;
　　do{
　　pte_t*pte=pte_alloc_kernel(&init_mm,pmd,base+address);
　　if(!pte)
　　return-ENOMEM;
　　//轮到pte了^_^
　　if(map_area_pte(pte,address,end-address,prot,pages))
　　return-ENOMEM;
　　address=(address+PMD_SIZE)&PMD_MASK;
　　pmd++;
　　}while(address<end);
　　return0;
　　}
　　//为页表页创建映照干系
　　staticintmap_area_pte(pte_t*pte,unsignedlongaddress,
　　unsignedlongsize,pgprot_tprot,
　　structpage***pages)
　　{
　　unsignedlongend;
　　address&=~PMD_MASK;
　　end=address+size;
　　if(end>PMD_SIZE)
　　end=PMD_SIZE;
　　do{
　　structpage*page=**pages;
　　WARN_ON(!pte_none(*pte));
　　if(!page)
　　return-ENOMEM;
　　//详细的映照在这里了^_^
　　set_pte(pte,mk_pte(page,prot));
　　address+=PAGE_SIZE;
　　pte++;
　　(*pages)++;
　　}while(add

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看不懂man文档的人.在linux中,命令可分为系统基本命令和应用程序命令.系统基本命令是所有的unix类系统都支持的命令,走到哪都不变,只要是unix类系统上就肯定有.

不同版本的Linux命令数量不一样，这里笔者把它们中比较重要的和使用频率最多的命令。
ress<end);</P>　　return0;
　　}
　　只需了解了断开映照的历程,这段代码是很好了解的.
　　总而言之:linux在创建映照的时分,从pgd到pte响应的创建映照干系,最初将pte映照到分派失掉的物理内存．而在断开映照的时分，linux内核从pgd找到pte,然后将pte置为none,暗示pte末创建映照干系.
　　四:vfree的完成:
　　代码以下:
　　voidvfree(void*addr)
　　{
　　BUG_ON(in_interrupt());
　　__vunmap(addr,1);
　　}
　　跟踪至__vunmap:
　　void__vunmap(void*addr,intdeallocate_pages)
　　{
　　structvm_struct*area;
　　//参数无效性反省
　　if(!addr)
　　return;
　　//判别addr是不是是按页框对齐的
　　if((PAGE_SIZE-1)&(unsignedlong)addr){
　　printk(KERN_ERR"Tryingtovfree()badaddress(%p)\n",addr);
　　WARN_ON(1);
　　return;
　　}
　　//remove_vm_area:这个函数我们在之前已剖析过了^_^
　　area=remove_vm_area(addr);
　　if(unlikely(!area)){
　　//没有找到肇端地点为addr的vm.则有效,加入
　　printk(KERN_ERR"Tryingtovfree()nonexistentvmarea(%p)\n",
　　addr);
　　WARN_ON(1);
　　return;
　　}
　　if(deallocate_pages){
　　inti;
　　for(i=0;i<area->nr_pages;i++){
　　if(unlikely(!area->pages))
　　BUG();
　　//开释哀求取得的页面
　　__free_page(area->pages);
　　}
　　//开释分派的page形貌符
　　kfree(area->pages);
　　}
　　//开释内核的vm形貌符
　　kfree(area);
　　return;
　　}
　　五:总结
　　经由下面的剖析，我们能够看到，vmalloc分派内存的历程是非常低效的，不但要从同伴体系中取内存并且要创建映照干系，明显，用vmalloc分派较小的内存是分歧算的。别的。有个成绩值得思索一下：为何用__get_free_page不必要创建映照干系，而vmalloc就必要呢？
　　实在，不论利用何种体例。线性地点到物理地点的转换终极都要经由硬件的页式办理往完成。所分歧的是__get_free_page前往的线性地点是属于（PAGE_OFFSET,HIGH_MEMORY）之间的，这段线性地点在内核初始化的时分就完成了映照。而vmalloc利用的线性地点是属于（VMALLOC_STARTVMALLOC_END）之间的，也就是说属于一个一时映照区，以是必需为其创建映照干系
</p>

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如果你学不好的话，你在linux中开发的机会就很少，或者说几乎没有，它的优势就消失了，然后随着时间的流逝，你就会全部忘记她；

发问的时候一定要注意到某些礼节。因为Linux社区是一个松散的组织、也不承担回复每个帖子的义务。它不是技术支持。

如果你想深入学习Linux,看不懂因为文档实在是太难了。写的最好的、最全面的文档都是英语写的,最先发布的技术信息也都是用英语写的。

通过自学老师给的资料和向同学请教，掌握了一些基本的操作，比如挂载优盘，编译程序，在Linux环境下运行，转换目录等等。学了这些基础才能进行下面的模拟OS程序。?

Linux是参照Unix思想设计的，理解掌握Linux必须按照Unix思维来进行。思想性的转变比暂时性的技术提高更有用,因为他能帮助你加快学习速度。

熟悉系统的基本操作，Linux的图形界面直观，操作简便，多加上机练习就可熟悉操作，在Linux下学习办公软件等常用软件。

如果上面的措施没有解决问题，此时你就需要Linux社区的帮助了。 Linux的使用者一般都是专业人士，他们有着很好的电脑背景且愿意协助他人。

我学习Linux的心得体会 ，希望对大家的学习有所帮助，由于水平有限，本文难免有所欠缺，望请指正。

linux鸟哥的私房菜，第三版，基础篇，网上有pdf下的，看它的目录和每章的介绍就行了，这个绝对原创！