Linux物理內存管理區初始化

Linux物理內存管理區在start_kernel函數中進行初始化，此時啟動分配器已經建立，所以可以從bootmem中分配需要的內存。

一、全局變量初始化

max_pfn：最大物理頁面幀號

start_kernel()->setup_arch()->e820_end_of_ram_pfn()找出最大可用內存頁面幀號。

1. void __init setup_arch(char **cmdline_p)  
2. {  
3.     ……  
4. /* 
5.      * partially used pages are not usable - thus 
6.      * we are rounding upwards: 
7.      */  
8.     /*遍歷e820.map，找到系統中得最大內存數， 
9.     這個內存數需小於4G*/  
10.     max_pfn = e820_end_of_ram_pfn();  
11.     ……  
12. ｝  

1. unsigned long __init e820_end_of_ram_pfn(void)  
2. {  
3.     /*MAX_ARCH_PFN為4G空間*/  
4.     return e820_end_pfn(MAX_ARCH_PFN, E820_RAM);  
5. }  

1. /* 
2.  * Find the highest page frame number we have available 
3.  */  
4. static unsigned long __init e820_end_pfn(unsigned long limit_pfn, unsigned type)  
5. {  
6.     int i;  
7.     unsigned long last_pfn = 0;  
8.     unsigned long max_arch_pfn = MAX_ARCH_PFN;/*4G地址空間對應的頁面數*/  
9.   
10.     /*對e820中所有的內存塊,其中e820為從bios中探測到的頁面數存放處*/  
11.     for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {  
12.         struct e820entry *ei = &e820.map[i];/*第i個物理頁面塊*/  
13.         unsigned long start_pfn;  
14.         unsigned long end_pfn;  
15.   
16.         if (ei->type != type)/*與找的類型不匹配*/  
17.             continue;  
18.         /*起始地址對應的頁面幀號*/  
19.         start_pfn = ei->addr >> PAGE_SHIFT;  
20.         /*結束物理地址對應的頁面幀號*/  
21.         end_pfn = (ei->addr + ei->size) >> PAGE_SHIFT;  
22.   
23.         if (start_pfn >= limit_pfn)  
24.             continue;  
25.         if (end_pfn > limit_pfn) {  
26.             last_pfn = limit_pfn;/*找到的結束頁面幀號大於限制大小時*/  
27.             break;  
28.         }  
29.         if (end_pfn > last_pfn)  
30.             last_pfn = end_pfn;/*保存更新last_pfn*/  
31.     }  
32.   
33.     if (last_pfn > max_arch_pfn)/*大於4G空間時*/  
34.         last_pfn = max_arch_pfn;  
35.     /*打印輸出信息*/  
36.     printk(KERN_INFO "last_pfn = %#lx max_arch_pfn = %#lx\n",  
37.              last_pfn, max_arch_pfn);  
38.     /*返回最後一個頁面幀號*/  
39.     return last_pfn;  
40. }  

max_low_pfn：低端內存最大頁面數

start_kernel()->setup_arch()->find_low_pfn_range()

1. /* 
2.  * Determine low and high memory ranges: 
3.  */  
4. /*找到低端內存的做大內存頁面數，初始化兩個變量*/  
5. void __init find_low_pfn_range(void)  
6. {  
7.     /* it could update max_pfn */  
8.     /*當內存的大小本來就小於低端內存的做大頁框數時； 
9.     直接沒有高端地址映射*/  
10.     if (max_pfn <= MAXMEM_PFN)  
11.         lowmem_pfn_init();  
12.     else/*這是一般PC機的運行流程，存在高端映射*/  
13.         highmem_pfn_init();  
14. }  

我們直接看具有高端地址空間的部分。

1. /* 
2.  * We have more RAM than fits into lowmem - we try to put it into 
3.  * highmem, also taking the highmem=x boot parameter into account: 
4.  */  
5.  /*高端地址空間的頁面數可以在啟動中進行配置； 
6.  如果不配置，在這裡進行設置大小*/  
7. void __init highmem_pfn_init(void)  
8. {  
9.     /*MAXMEM_PFN為最大物理地址-(4M+4M+8K+128M); 
10.     所以低端內存的大小其實比我們說的896M低一些*/  
11.     max_low_pfn = MAXMEM_PFN;  
12.   
13.     if (highmem_pages == -1)/*高端內存頁面數如果在開機沒有設置*/  
14.         highmem_pages = max_pfn - MAXMEM_PFN;/*總頁面數減去低端頁面數*/  
15.     /*如果highmem_pages變量在啟動項設置了，那麼在這裡就要進行這樣的判斷，因為可能出現不一致的情況*/  
16.     if (highmem_pages + MAXMEM_PFN < max_pfn)  
17.         max_pfn = MAXMEM_PFN + highmem_pages;  
18.   
19.     if (highmem_pages + MAXMEM_PFN > max_pfn) {  
20.         printk(KERN_WARNING MSG_HIGHMEM_TOO_SMALL,  
21.             pages_to_mb(max_pfn - MAXMEM_PFN),  
22.             pages_to_mb(highmem_pages));  
23.         highmem_pages = 0;  
24.     }  
25. #ifndef CONFIG_HIGHMEM   
26.     /* Maximum memory usable is what is directly addressable */  
27.     printk(KERN_WARNING "Warning only %ldMB will be used.\n", MAXMEM>>20);  
28.     if (max_pfn > MAX_NONPAE_PFN)  
29.         printk(KERN_WARNING "Use a HIGHMEM64G enabled kernel.\n");  
30.     else  
31.         printk(KERN_WARNING "Use a HIGHMEM enabled kernel.\n");  
32.     max_pfn = MAXMEM_PFN;  
33. #else /* !CONFIG_HIGHMEM *//*存在高端地址情況*/   
34. #ifndef CONFIG_HIGHMEM64G   
35.     /*在沒有配置64G的情況下，內存的大小不能超過4G*/  
36.     if (max_pfn > MAX_NONPAE_PFN) {  
37.         max_pfn = MAX_NONPAE_PFN;  
38.         printk(KERN_WARNING MSG_HIGHMEM_TRIMMED);  
39.     }  
40. #endif /* !CONFIG_HIGHMEM64G */   
41. #endif /* !CONFIG_HIGHMEM */   
42. }