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引子
为什么要写这个笔记：
１，这本书的中文版翻译了太垃圾，没法阅读。阅读英文原版，可以很好的理解作者的思路。作此笔记备忘
２，一直以来学习ＬＩＮＵＸｋｅｒｎｅｌ的知识缺乏系统化，借对这本书的学习，系统化的学习一下ＬＩＮＵＸｋｅｒｎｅｌ。
３，自己一直在做一个ｔｏｏｓｍａｌｌ，ｔｏｏｓｉｍｐｌｅ的单进程，特权模式，６４ｂｉｔ保护模式的称不上ＯＳ的ＯＳ，已经做完了ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ，构思ｋｅｒｎｅｌ的实现的时候，困惑在内存管理的实现上，阅读这本书，希望能有利于自己的ＯＳ的编写。４，克服惰性，多读书，希望一天能阅读５页，争取半年内阅读完这本原版７００多页的巨著。
不足：
我不可能完全理解ＬＩＮＵＸ内存管理的精髓，肯定有很多地方理解错误。希望大家能够指正，以便提高，谢谢。
学习方法：
可能您第一次阅读的时候很多地方都不理解，不用担心。那您可能需要阅读一些文件系统的知识。
或者阅读全部笔记后，再回头阅读，有些地方您就理解了。
言归正传：
一、概要
可用工具
ＣｏｄｅＶｉｚ：生成代码调用关系图的工具，这个工具我现在还没有去使用，有兴趣的可以自己试试去建立调用关系图。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓｎ．ｕｌ．ｉｅ／￣ｍｅｌ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／ｃｏｄｅｖｉｚ／
Ｌｉｎｕｘｃｒｏｓｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（ＬＸＲ）：以ｗｅｂ的方式阅读和查ＬＩＮＵＸ内核
源代码的工具。这个工具安装相当麻烦，我建议直接到它的直接读代码。
ｈｔｔｐ：／／ｌｘｒ．ｌｉｎｕｘ．ｎｏ／ｌｉｎｕｘ＋ｖ２．６．２４／
模块
ＬＩＮＵＸ内存管理代码模块主要分为４个部分：
１．Ｏｕｔｏｆｍｅｍｏｒｙ代码在ｍｍ／ｏｏｍ＿ｋｉｌｌ．ｃ貌似用于杀进程的时候对内存的操作
２．虚拟内存的分配代码在ｍｍ／ｖｍａｌｌｏｃ．ｃ
３．物理内存页面分配代码在ｍｍ／ｐａｇｅ＿ａｌｌｏｃ．ｃＶＭＡ（ｖｉｒｔｕａｌｍｅｍｏｒｙａｄｄｒｅｓｓｅｓ）的创建和进程内的内存区域的管理
４．这些模块，贯穿与其他ｋｅｒｎｅｌ代码之中，形成更复杂的系统模块，如页面替换策略，ｂｕｆｆｅｒ的输入输出等
中间插段广告
Ｌｉｎｕｘ文化Ｔ恤，淘宝销售，有兴趣的可以购买。
淘宝店面地址：
ｈｔｔｐ：／／ｌｉｓｔ．ｔａｏｂａｏ．ｃｏｍ／ｂｒｏｗｓｅ／ｓｅａｒｃｈ＿ａｕｃｔｉｏｎ．ｈｔｍ？ｕｓｅｒ＝ｂ０ｃｃａａ７ｂｆｄｃ５７ｆｄｅｃ４５９４５０１７６７８３２ｂ６＆ｃｏｍｍｅｎｄ＝ａｌｌ
继续
二、物理内存
从硬件角度看内存系统，有２种主流的体系结构，不一致的内存访问系统（ＮＵＭＡ），我不知道什么系统在用这样模式，这种系统将内存系统分割成２块区域（ＢＡＮＫ），一块是专门给ＣＰＵ去访
问，一块是给外围设备板卡的ＤＭＡ去访问。另外一种体系结构，是一致的内存访问系统（ＵＭＡ），ＰＣ都是用的这种结
于ＣＰＵ和其他外围设备访问的内存在一块内存条上，没有任何不同。
linux内核设计与实现 pdfＬＩＮＵＸ内核需要支持这２种体系结构。它引入了一个概念称为ｎｏｄｅ，一个ｎｏｄｅ对应一个ｂａｎｋ，对于ＵＭＡ体系的，系统中只有一个ｎｏｄｅ。在ＬＩＮＵＸ中引入一个数据结构ｓｔｒｕｃｔｐｇｌｉｓｔ＿ｄａｔａ，来描述一个ｎｏｄｅ，定义在
ｉｎｃｌｕｄｅ／ｌｉｎｕｘ／ｍｍｚｏｎｅ．ｈ文件中。（这个结构被ｔｙｐｅｄｅｆｐｇ＿ｄａｔａ＿ｔ）
对于ＮＵＭＡ系统来讲，整个系统的内存由一个ｎｏｄｅ＿ｄａｔａ的ｐｇ＿ｄａｔａ＿ｔ指针数组来管理。（因为可能有多个ｎｏｄｅ）对于ＰＣ这样的ＵＭＡ系统，使用ｓｔｒｕｃｔ
ｐｇｌｉｓｔ＿ｄａｔａｃｏｎｔｉｇ＿ｐａｇｅ＿ｄａｔａ，作为系统唯一的ｎｏｄｅ管理所有的内存区域。（ＵＭＡ系统中中只有一个ｎｏｄｅ）
每个ｎｏｄｅ又被分成多个ｚｏｎｅ，它们各自描述在内存中的范围。ｚｏｎｅ由ｓｔｒｕｃｔｚｏｎｅ＿ｓｔｒｕｃｔ数据结构来描述。ｚｏｎｅ的类型由ｚｏｎｅ＿ｔ表示，有ＺＯＮＥ＿ＤＭＡ，
ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ，ＺＯＮＥ＿ＨＩＧＨＭＥＭ这三种类型。它们之间的用途是不一样的，ＺＯＮＥ＿ＤＭＡ类型的内存区域在物理内存的低端，主要是ＩＳＡ设备只能用低端的地址做ＤＭＡ操作。ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ类型的内存区域直接被内核映射到线性地址空间上面的区域（ｌｉｎｅａｄｄｒｅｓｓｓｐａｃｅ），以后的章节将详细描述。ＺＯＮＥ＿ＨＩＧＨＭＥＭ将保留给系统使用。
在ＰＣ系统中，内存区域类型如下分布：
ＺＯＮＥ＿ＤＭＡ０－１６ＭＢ
ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ１６ＭＢ－８９６ＭＢ
ＺＯＮＥ＿ＨＩＧＨＭＥＭ８９６ＭＢ－物理内存结束
大多数ｋｅｒｎｅｌ的操作只使用ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ区域，
系统内存由很多固定大小的内存块组成的，这样的内存块称作为页（ＰＡＧＥ），ｘ８６体系结构中，ｐａｇｅ的大小为４０９６个字节。每个物理的页由一个ｓｔｒｕｃｔｐａｇｅ的数据结构对象来描述。页的数据结构对象都保存在ｍｅｍ＿ｍａｐ全局数组中。从载入内核的低地址内存区域的后面内存区域，也就是ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ开始的地方的内存的页的数据结构对象，都保存在这个
全局数组中。
因为ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ区域的内存空间也是有限的，所以ＬＩＮＵＸ也支持Ｈｉｇｈｍｅｍｏｒｙ的访问，这个下面章节会描述，这个章节，将主要描述ｎｏｄｅ，ｚｏｎｅ，ｐａｇｅ及它们之
间的关联。
Ｎｏｄｅｓ
表示ｎｏｄｅ的数据结构为ｐｇ＿ｄａｔａ＿ｔ，也就是ｓｔｒｕｃｔｐｇｌｉｓｔ＿ｄａｔａ，这个结构定义在＜ｌｉｎｕｘ／ｍｍｚｏｎｅ．ｈ＞中：
ｔｙｐｅｄｅｆｓｔｒｕｃｔｐｇｌｉｓｔ＿ｄａｔａ｛
ｓｔｒｕｃｔｚｏｎｅｎｏｄｅ＿ｚｏｎｅｓ［ＭＡＸ＿ＮＲ＿ＺＯＮＥＳ］；
ｓｔｒｕｃｔｚｏｎｅｌｉｓｔｎｏｄｅ＿ｚｏｎｅｌｉｓｔｓ［ＭＡＸ＿ＺＯＮＥＬＩＳＴＳ］；
ｉｎｔｎｒ＿ｚｏｎｅｓ；
ｓｔｒｕｃｔｐａｇｅ＊ｎｏｄｅ＿ｍｅｍ＿ｍａｐ；
ｓｔｒｕｃｔｂｏｏｔｍｅｍ＿ｄａｔａ＊ｂｄａｔａ；
ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｎｏｄｅ＿ｓｔａｒｔ＿ｐｆｎ；
ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｎｏｄｅ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｐａｇｅｓ；／＊ｔｏｔａｌｎｕｍｂｅｒｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｐａｇｅｓ＊／
ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｎｏｄｅ＿ｓｐａｎｎｅｄ＿ｐａｇｅｓ；／＊ｔｏｔａｌｓｉｚｅｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｐａｇｅ
ｒａｎｇｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｏｌｅｓ＊／ｉｎｔｎｏｄｅ＿ｉｄ；
ｗａｉｔ＿ｑｕｅｕｅ＿ｈｅａｄ＿ｔｋｓｗａｐｄ＿ｗａｉｔ；
ｓｔｒｕｃｔｔａｓｋ＿ｓｔｒｕｃｔ＊ｋｓｗａｐｄ；
ｉｎｔｋｓｗａｐｄ＿ｍａｘ＿ｏｒｄｅｒ；
｝ｐｇ＿ｄａｔａ＿ｔ；
ｎｏｄｅ＿ｚｏｎｅｓ：分别为ＺＯＮＥ＿ＤＭＡ，ＺＯＮＥ＿ＮＯＲＭＡＬ，ＺＯＮＥ＿ＨＩＧＨＭＥＭ
ｎｏｄｅ＿ｚｏｎｅｌｉｓｔｓ：分配内存操作时的区域顺序，当调用ｆｒｅｅ＿ａｒｅａ＿ｉｎｉ
ｔ＿ｃｏｒｅ（）时，由ｍｍ／ｐａｇｅ＿ａｌｌｏｃ．ｃ文件中的ｂｕｉｌｄ＿ｚｏｎｅｌｉｓｔｓ（）函数设置。
ｎｒ＿ｚｏｎｅｓ：ｎｏｄｅ中的ｚｏｎｅ的数量，１到３个之间。并不是所有的ｎｏｄｅ都有３个ｚｏｎｅ的，比如有些就没有ＺＯＮＥ＿ＤＭＡ区域。
ｎｏｄｅ＿ｍｅｍ＿ｍａｐ：ｎｏｄｅ中的第一个ｐａｇｅ，它可以指向ｍｅｍ＿ｍａｐ中的任何一个ｐａｇｅ。ｂｄａｔａ：这个仅用于ｂｏｏｔ的内存分配，下面再描述
ｎｏｄｅ＿ｓｔａｒｔ＿ｐｆｎ：ｐｆｎ是ｐａｇｅｆｒａｍｅｎｕｍｂｅｒ的缩写。这个成员是用于表示ｎｏｄｅ中的开始那个ｐａｇｅ在物理内存中的位置的。
２．４以前的版本，用物理地址来表示的，后来由于硬件的发展，物理内存很可能大于３２ｂｉｔ所表示
４Ｇ的内存地址，所以改为以页为单位表示。
ｎｏｄｅ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｐａｇｅｓ：ｎｏｄｅ中的真正可以使用的ｐａｇｅ数量
ｎｏｄｅ＿ｓｐａｎｎｅｄ＿ｐａｇｅｓ：ｎｏｄｅ中所有存在的Ｐａｇｅ的数量，包括可用的，也包括被后面讲到的ｍｅｍ＿ｍａｐ所占用的，ｄｍａ所占用的区域的。（做了修正）
英文原版是这么描述的：＂ｎｏｄｅｓｐａｎｎｅｄｐａｇｅｓ＂ｉｓｔｈｅｔｏｔａｌａｒｅａｔｈａｔｉｓａｄｄｒｅｓｓｅｄｂｙｔｈｅｎｏｄｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ａｎｙｈｏｌｅｓｔｈａｔｍａｙｅｘｉｓｔ．可能是包括ｈｏｌｄ的ｎｏｄｅ可以访问的区域的数量吧。ｎｏｄｅ＿ｉｄ：ｎｏｄｅ的ＮＯＤＥＩＤ，从０开始
ｋｓｗａｐｄ＿ｗａｉｔ：ｎｏｄｅ的等待队列
对于单一ｎｏｄｅ的系统，ｃｏｎｔｉｇ＿ｐａｇｅ＿ｄａｔａ是系统唯一的ｎｏｄｅ数据结构对象。Ｚｏｎｅ
每个ｚｏｎｅ都由一个ｓｔｒｕｃｔｚｏｎｅ数据结构对象描述。ｚｏｎｅ对象里面保存着内存使用状态信息，如ｐａｇｅ使用统计，未使用的内存区域，互斥访问的锁（ＬＯＣＫＳ）等。ｓｔｒｕｃｔｚｏｎｅ在＜ｌｉｎｕｘ／ｍｍｚｏｎｅ．ｈ＞中定义（把不关心的ＮＵＭＡ和ｍｅｍｏｒｙ
ｈｏｔｐｌｕｇ相关的成员给省略掉了）：
ｓｔｒｕｃｔｚｏｎｅ｛
ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｆｒｅｅ＿ｐａｇｅｓ；
ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｐａｇｅｓ＿ｍｉｎ，ｐａｇｅｓ＿ｌｏｗ，ｐａｇｅｓ＿ｈｉｇｈ；
ｕｎｓｉｇｎｅｄｌｏｎｇｌｏｗｍｅｍ＿ｒｅｓｅｒｖｅ［ＭＡＸ＿ＮＲ＿ＺＯＮＥＳ］；
ｓｔｒｕｃｔｐｅｒ＿ｃｐｕ＿ｐａｇｅｓｅｔｐａｇｅｓｅｔ［ＮＲ＿ＣＰＵＳ］；
ｓｐｉｎｌｏｃｋ＿ｔｌｏｃｋ；
ｓｔｒｕｃｔｆｒｅｅ＿ａｒｅａｆｒｅｅ＿ａｒｅａ［ＭＡＸ＿ＯＲＤＥＲ］；
ＺＯＮＥ＿ＰＡＤＤＩＮＧ（＿ｐａｄ１＿）／／用于字节对齐

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