物理内存组织结构

一、系统调用mmap

虚拟内存地址区域使用起始地址和结束地址描述，链表按起始地址递增排序。两系统调用区别：mmap指定的偏移的单位是字节，而nmap2指定的偏移的单位是页。ARM64架构实现系统调用mmap。

系统调用munmmap

1、vma = find_vma(mm, start) 根据起始地址找到要删除的第一个虚拟内存区域vms

2、如果只删除虚拟内存区域vam的部分，那么分裂虚拟内存区域vma

3、根据结束地址找到要删除的 最后一个虚拟内存区域vma

4、如果只删除虚拟内存区域last的一部分，那么分裂虚拟内存区域vma

5、针对所有删除目标，如果虚拟内存区域被锁定在内存中（不允许换出到交换区），调用函数解除锁定。

6、调用此函数，把所有删除目标从进程虚拟区域链表和树中删除，单独组成一条临时的链表。

7、调用此函数，针对所有删除目标，在进程的页表中删除映射，并且从处理器的页表缓存中删除映射。

8、调用此函数执行处理器架构特定的处理操作

9、调用此函数，删除所有目标。

物理内存组织结构

目前多处理器系统有两种体系结构：

1）非一致内存访问（Non-Unit Memory Access，NUMA）：指内存被划分成多个内存节点的多处理器系统。访问一个内存节点花费的时间取决于处理器和内存节点的距离。

2）对称多处理器（Symmetric Multi-Processor，SMP）：即一致内存访问（Uniform Memory Access，UMA），所有处理器访问内存花费的时间是相同。

2、内存模型

Version:0.9 StartHTML:0000000105 EndHTML:0000001763 StartFragment:0000000141 EndFragment:0000001723

内存模型是从处理器角度看到的物理内存分布，内核管理不同内存模型的方式存差异。

内存管理子系统支持3种内存模型：

（1）平坦内存（Flat Memory）：内存的物理地址空间是连续的，没有空洞。

（2）不连续内存（Discontiguous Memory）：内存的物理地址空间存在空洞，这种模 型可以高效地处理空洞。

（3）稀疏内存（Space Memory）：内存的物理地址空间存在空洞，如果要支持内存热插拔，只能选择稀疏内存模型

3、三级结构

内存管理子系统使用节点(node)，区域(zone)、页(page)三级结构描述物理内存。

a、内存节点------>分为两种情况：

（1）NUMA体系的内存节点，根据处理器和内存的距离划分；

（2）在具有不连续内存的NUMA系统中，表示比区域的级别更高的内存区域，根据物理地址是否连续划分，每块物理地址连续的内存是一个内存节点。

内存节点使用pglist_data结构体描述内存布局

node_mem_map此成员指向页描述符数组，每个物理页对应一个页描述符。

Node是内存管理最顶层的结构，在NUMA架构下，CPU平均划分为多个Node，每个Node有自己的内存控制器及内存插槽。CPU访问自己Node上内存速度快，而访问其他CPU所关联Node的内存速度满。UMA被当作只一个Node的NUMA系统。

内存区域

每个区域使用一个zone结构体进行描述，如下为主要成员。

物理页

页是内存管理当中的最小单位，页面中的内存其物理地址是连续的，每个物理页由struct page描述。为了节省内存，struct page是一个联合体(union)。

页，又称为页帧，在内核当中，内存管理单元MMU（负责虚拟地址和物理地址转换的硬件）是把物理也page作为内存管理的基本单位。体系结构不同，支持的页大小也不同。

32位体系结构支持4kb的页，64位体系结构支持8kb的页，MIPS64体系架构支持8kb的页。

每个物理页对应一个page结构体，称为页描述符，内存节点的pglist_data实例的成员node_mem_map指向该内存节点包含的所有物理页的页描述符组成的数组。Linux内核源码分析：include/linux/mm_types.h