伙伴系统分析

chipset: MSM8X25Q

Codebase: Android4.1

Kernel: 3.4.0

基本概念：

         关于伙伴系统算法的原理还是比较好理解的，这里不作复数。直接看下关键数据结构。

struct zone {
~~snipstruct free_area   free_area[MAX_ORDER];        //每一阶以一个元素保存，平台最大11阶。
~~snip
};

相关信息可以从/proc/buddyinfo读取到，各个值含义依次为节点号， zone类型，后面的值表示从0阶开始各个阶空闲的页数：

#cat/proc/buddyinfo
Node0, zone   Normal     70    2733   148     47     13     7      22     1      1
Node0, zone  HighMem      0     1      1      2     2      0      0     00     0      0

struct free_area {/*同样阶数保存到一个链表上 */struct list_head	free_list[MIGRATE_TYPES];/*当前空闲页块的数目。*/unsigned long		nr_free;
};

效果如下图：

MIGRATE_TYPES是作为反碎片的一种机制，专有名叫迁移类型。大概的原理就是将伙伴系统的内存页分为几种类型，有可移动，不可移动，可回收等，同一类型的页放在一个区域，如不可回收的页不能放在可移动类型区域，这样对可以移动区域，伙伴系统就可以回收了。

enum {MIGRATE_UNMOVABLE,MIGRATE_RECLAIMABLE,MIGRATE_MOVABLE,MIGRATE_PCPTYPES,	/* the number of types on the pcp lists */MIGRATE_RESERVE = MIGRATE_PCPTYPES,
#ifdef CONFIG_CMAMIGRATE_CMA,
#endifMIGRATE_ISOLATE,	/* can't allocate from here */MIGRATE_TYPES
};

MIGRATE_UNMOVABLE：不可移动页，在内存中有固定位置，不能移动。核心内核分配的大部分内存属于此类。

MIGRATE_RECLAIMABLE：可回收页，不能移动，但能删除。Kswapd内核线程会操作次区域。

MIGRATE_MOVABLE：可移动又可回收页，用户空间程序使用此类，通过页表映射实现，如果应用程序虚拟地址空间有变化，只要变化页表就可以了。

MIGRATE_RESERVE： 当系统内存相当少而且比较紧急时，才用到此区域。

MIGRATE_CMA：这个是为了避免预留大块内存实现的，当需要大块内存的时候如audio/camera等，它可以被使用;当小内存申请需要时，它也可以被使用，避免了pmem/ion的弊端，不过似乎要基于DMA。后面打算用一篇文章来分析cma.

MIGRATE_ISOLATE: NUMA系统上使用，我们用UMA，不管它。

static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = {[MIGRATE_UNMOVABLE]   = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },[MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_MOVABLE,     MIGRATE_RESERVE },
#ifdef CONFIG_CMA[MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_CMA,         MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE },[MIGRATE_CMA]         = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
#else[MIGRATE_MOVABLE]     = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE,   MIGRATE_RESERVE },
#endif[MIGRATE_RESERVE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */[MIGRATE_ISOLATE]     = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */
};

迁移类型的信息可以从/proc/pagetypeinfo读到： 

#cat /proc/pagetypeinfo
Page block order: 10
Pages per block:  1024Free pages count per migrate type at order       0      1      2      3      45      6      7      8      9     10
Node    0, zone   Normal, type    Unmovable      1      1      2      0      10      1      1      1      0      0
Node    0, zone   Normal, type    Reclaimable      8     18      3      0      00      0      0      0      0      0
Node    0, zone   Normal, type      Movable      1      1      0    115     4612      5      0      0      0      0
Node    0, zone   Normal, type      Reserve      0      0      0      1      01      1      1      1      1      1
Node    0, zone   Normal, type      Isolate      0      0      0      0      00      0      0      0      0      0
Node    0, zone  HighMem, type    Unmovable      0      0      0      0      00      0      0      0      0      0
Node    0, zone  HighMem, type  Reclaimable      0      0      0      0      00      0      0      0      0      0
Node    0, zone  HighMem, type      Movable      0      1      0      0      00      0      0      0      0      0
Node    0, zone  HighMem, type      Reserve      0      0      1      2      20      0      0      0      0      0
Node    0, zone  HighMem, type      Isolate      0      0      0      0      00      0      0      0      0      0Number of blocks type     Unmovable  Reclaimable      Movable      Reserve
Isolate
Node 0, zone   Normal           13            8          178            20
Node 0, zone  HighMem            1            0           14            10

初始化：

首先对伙伴系统相关数据结构初始化，有如下调用流程：

start_kernel -> setup_arch ->paging_init -> bootmem_init -> arm_bootmem_free ->

free_area_init_node ->init_currently_empty_zone -> zone_init_free_lists

static void __meminit zone_init_free_lists(struct zone *zone)
{int 

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