Linux内核《收缩内存域》原创

各位朋友大家好，我是维克，接下来我们主要是学习啊利拉克斯内核里面的页面回收机制。那通过上一次课啊，我们已经将这个页面回收机制，它的一个整体流程，以及相关部分的源码分析已经全部讲完了。那么这节课呢，我们接着继续来学习啊。如何进行收缩，这个什么呢？内存域的一个原理啊。怎么做？那首先我们来看第一点。什么意思呢？就是说收缩这个内存啊。内核啊。内核的其他部分，它需要什么呢？需要向这个负责收缩，收缩这个内存域的一个历程。那么首先我们提供一些信息，第一个你需要什么，需要放出的一些啊，页数是多少，是不是你要放弃之前哪一些操作啊，可能检查一些最大因数啊，比如哪一些啊不适合放出，哪一些适合放出，这些我们都要考虑啊，大家要记住这一点就行了，那现在我们就先看啊第一个。

第一个是什么呢？就是Linux内核。那么其他的呀，就是。那内核。要什么呢？要向这个负责啊，收缩内存的一个什么呢。他的一个什么历程？要提供什么呢？提供这个啊。如下的这些相关的这个选项。有哪些呢？第一个。你要给出一个什么呢？西药啊，放出的一个什么呢西药。放出的一个页数，这是第一个。第二个呢，就是说我们在什么，我们在放弃放弃啊操作之前对不对，那么可能要检查什么呢？检查的一个最大页数是多少，你不能超过它是不是。

啊，还有什么呢，还有我们就要对什么，你要对这个对释放这个业的一个请求啊，啊所指定的一个什么呢？所指定的一个优先级问题。所以我们要从这几个方面进角度，还有什么呢？还有你还知道什么呢？Nu啊，Nu什么呢？Nu ma这个节点和什么呢？和其中所包含的一个什么呢？包含的将要什么，将要处理的一个内存，这些啊，我们都必须要将它考虑在这个范围内，这是第一个问题啊，大家要。了解的是。那么接下来的话呢，我们就来看第二个是不是，第二个是什么，第二个就是说大家注意啊，就是说。利纳克斯，是不是他不这个对释放的这个什么一请求所指定的优先级。

它并不是我们啊，一些传统的尤尼克斯的这个啊，进程优先级。而且他这个优先级在什么，在这个啊，核心态上也没什么意义啊。优先级只是一个整数，是不是它是指定内核需要什么新内存的一个什么啊。急切的一个啊。过程。那比如啊。比如什么呢，就是当。当在我们后台放出页的时候，你要预防什么，你要预防这个内存不足的时候，需要什么呢？需要急切的程度啊，就不如这个内核直接检测，这个检测到严重的内存不足的时候更重要。那么在后面一种情况就是说内核呢，它急需要什么呢？急需要新的内存来执行这些相关的操作，所以说我们啊，通过前面我给大家讲过了什么问题呢，你看那个图啊。这个图有个什么呢？有一个she_Z这个是干什么？这个就是我们所讲的页面。

选择就这么个意思啊。好，所以我们接下来你就要分析这个是不是啊，页面选择啊。页面。选择的一个什么选择函数啊，我们上一次课刚刚也提到过了啊帅里面什么就。肉啊，OK。但是啊，但是啊，但是什么呢？但是我们我们在研究是吧，就是我们在什么，我们在研究这个函数啊。之前对不对，哎，那还必须什么呢？还必须要掌握一些啊。掌握一些更为什么，更为核心的一个什么啊。技术点。

哪一些呢？首先第一个问题，我们掌握的就是这个什么呢？就是控制扫描。现在我们看啊，第二个就是控制扫描了。控制扫描。好，那空之扫描什么意思？它是什么意思呢？就是说它就相当于就是说它是一个特别啊，控制扫描它一个它是一个啊，非常特别的一个什么呀，数据结构啊。数据结构保存什么呢？保存了用于什么？用于控制扫描操作的一些相关参数。但是要注意了，就是说这就是如下结构啊，如下结构呢，它不仅啊，不仅仅是用于什么，用于从高啊从高层。从高层这个函数呢，向这个什么呢，向这个低层啊，向低层函数啊，来传递这什么呢，传递这个指令，而且啊，也用于什么呢。

而且啊，也用于反向，嗯。反向传递结果。他就这么一个思路，就是说他可以通知这个调用者操作是否成功。可以啊，来通知这个什么呢？调用者操作是否成功。那机体的这个什么呢？机体的这个盐码啊，嗯，机体野码如下。啊，那现在啊，我们啊，大家就来看一下啊。OK。怎么做啊？我们注意了。就到这了啊。我们来看这个。在哪里呢？在这个MM这里啊。在MM下面是不是它有一个什么VSCVM，就是虚拟内存扫描。

V开头啊。这个。啊，上面这个。然后找到专门一个scan。这个地方看到没有这个结构体对不对？好，那么现在我们所看到这个结构体呢，首先它有一个什么，你看有个scan是不是还还这个GPF啊，还ni等等啊，那么现在我就给大家呢，挑出几个啊，非常我们经常使用的一个核心成员，那这些成员分别是用来干什么的。大家知道，首先我们看第一个什么，这里面有个什么这么一个man_sweep是不是？哎，慢下划sweep，还有一个什么man right page，对不对，Main page啊。那么这个是做什么呢？啊，现在我们就看第一个成年。这个核心疼啊。这个成年它主要是什么？主要是回收过程要放出液，是不是就回收过程是要放出液这些相关啊，大家记住了是不是。

除此以外，它有很多的，就是说我们可以指定这个地方啊。比如。这个成年。它可以什么呢？就可以指定啊，它指定什么，指定内核是否什么呢？是否允许将这个页啊写出到什么呢？写出到后背的一个什么存储器什么意思。就是说Linux内核它运行于什么呢？七上模式的时候。啊，有的时候呢，我们需要什么，需要禁用写出操作对不对，这是一个问题啊好，再往下面它有一个什么，有这么一个问题，下面这个地方看到没有，嗯。那么这个my swap它是什么呢？它主要是确定什么，确定这个页面回收的一个什么处理过程中。是否什么呢？是否允许这个液的一个交换，什么意思，就是说只有两种情况嘛，只有两种情况啊，它会什么呢？它会禁业啊，就是会禁用这个夜交换，第一个是软件刮起。

软件挂起机制，在执行这个页面回收的时候，或者是说在numa这个内存域里面，它显示的禁用这个什么呢？页交方。他就可以做这一点啊。好，那么除此这些啊，相关的这个啊，核心成员以外，对不对，我们还有在在还我记得还有一个非常重要的啊，叫做思维。这里有一个。Scan。OK。什么意思呢？这个成员他是像什么，像我们这个调用者报告啊，已经什么呢，已经扫描到的一个什么，不活动的一个什么呢。

产物活动页的一个数量是多少？那么它用于什么？用于在这个啊，用于在这个页面回收。页面回收什么呢？设计啊，各个内核的一个什么函数。内核。函数之间的一个什么之间的一个进行通信。就这么个意思是不是？啊，这这这是一个啊，还有一个你看有一个什么gfp这个mask嘛，对不对，其实这个成年它主要是什么呢？它主要还是指定这个什么，指定我们这个调用啊，指定在调用页面。回收函数的一个什么？嗯，上下文的一个什么环境下有效的一个什么有效页面分配这个标志。

来做这个事情，但是注意啊，这点非常重要，为什么呢？因为有的时候啊，在页面回收这个期间，它必须要分配出新的一个内存。如果我们发起这个页面回收上下文环境啊，啊，不允许睡眠是不是，那么这个它就约束，当然必须要转给什么呢？实的函数调，否则就不行是不是啊。这就是我们啊要研究的一个点是不是。好，除此以外我们看啊，还有一个就是。叫做。还有个陈燕啊。等刚才我们有一个专门统计的。啊，这个。我们就搞定了啊。看到没有？好，接着什么，接着我们在这一边。

你要知道在哪个地方啊。这个地方。解决了是吧。好，那么这个地方啊。这个地方解决之后，那还有什么呢？还就说内存统内存域的一个统计量。他在什么呢？在我们上一次课啊，所讲过的，看到没有，内存一的统计量是在这里，你要搞清楚啊。内存的统计量。在。Linux。MM。

这个。下面有一个上面有这么个层，看见没有啊。凹凸。麦克下滑钱了啊，就这个看没这个。这个是什么？现在我们所看到的这个成年看到没有。这地方啊。这个辰缘它是什么呢？是内层。内存E的一个统计啊，这个数量是由下面这个来决定的。这个产这个数组是不是，但是现咱们所看到这个配给啊，你看。等一下啊。第一个。

OK。就这个。好，这个是。内存E啊。内存域的一个什么呢？统计的一个啊，统计量是吧。好，内存一这个统计数量的话，你要注意啊，因为什么呢？因为你内核它需要扫描什么。就是这么一个意思啊，这个统计量它就是这么得来的。就是我们这个Linux内核是吧。他需要什么呢？需要扫描这个活动啊。想扫描活动列表和什么呢？和这个惰性列表是不是？惰性的一个列表来什么呢？来查找可以啊，在什么呢？在两者之间进行移动什么呢？移动的页是不是，或者啊，我们是从什么呢？从这个惰性的一个。

惰性列表啊，来回收什么回收这个页，但是啊，你要注意了。但是什么呢？就是完整的链表，它不可能一遍就扫描完成了，就是你每一次你只能扫描什么，扫描链表的一个什么活动链表上的一个，刚刚我们讲的一个什么呢？叫做NR这个active是不是啊。这两个链表就是说由于内核它使用LRU这个方案，所以说你这个链表它是从尾部开始计算。大家搞清楚这个问题就行了。好，那么具体这个函数怎么实现呢？我们来看一下啊。打开这边是吧。刚才这个函数。一个she。S是吧。下划线走。

然后下一个三。就这个函数看到没。啊，现在我们就找到这个函数来算。你要搞清楚啊，其实它这个函数是什么呀。在整个操作过程当中，它就是实现什么，实现每一次调那个函数是不是哎。它就会通过这个激活这个页啊，内存里面进行不断的操作，是不是啊，不断的进行进一步来实现。啊，这么一个函数你看。这就是他的一个操作过程是不是。OK。下面记住啊。这个函数。好，你那是。内核。这个函数啊。

好，那么这个是这样的啊。什么意思呢？就是每一次啊。就是每一次你调用啊此函数时对不对，它将会什么，将会扫描这个活动和不活动的一个什么。

啊，不活动这个叶的一个数目，就这个意思。哎，他就是做这个事情。好，那我们了解这个问题之后，那接下来后面就好办了，还有一种呢，还有一种就是说我们要隔离这个l rue是不是刚才呢，是第几个啊。刚才我们是第二个是吧。看这是第一个啊。那接下来我们来看第三个。第三个是什么呢？是隔离啊。隔离什么呢？隔离LRU啊，这个液和集中这个什么回收。怎么做？它相当于什么呢？相当于就是说我们在什么，就是你在这个内存域当中啊，在内存域当中，那么保存在什么呢。

保存在链表上的这个活动和什么和你这些不活动液。它都，嗯，它都什么呢？它都需要，都需要什么，都需要有一个什么，有一个叫做我们经常讲的这个叫什么叫自选属的一个保护，就这个意思啊。那么准确的来讲就是它通过什么，通过这个。重直接指向什么呀？LRU？这个什么呢，Lock这个啊成演。那么就是说一般情况下啊，我们可以忽略这个锁，因为什么呢？因为我们啊。因为你在操作LRU链表的时候，那么需要锁定那个链表，锁定链表的话在内核当中。对很多很多工作啊，啊这个负荷而言，页面回收代码它是属于热点，是不是属于最热的最重要的代码之一，所以说因为什么呢？因为你这个锁的竞争几率啊相当高。

所以说内核它需要尽可能的在锁的外部啊。工作就这个意思啊。所我们要搞清楚，所以它有两个点嘛。所以它在优化，是不是就是它一种什么呢？一种优化啊，一种优化是这样的是不是啊。哪一样呢？就我们有两个函数了，你看到没有。他这个图啊。优化。哪两个优化，你看一个是active list，一个是in active list这两个嘛，对不对。你看那个图就可以研究出来了啊。嗯，将什么呢，将这个。Sha下划线这个什么呢？Active和什么呢？和这个list和什么呢？和这个Sha。In。Active。下划线这个list。

它是什么？通过这两个函数啊，它可以将什么呢？可以将我们分析的什么，将我们将分析的所有的这个什么，所有的页都啊。把它放置到什么，放置到一个局部的一个链表上面，是不是，那这时候我们要放弃什么呢。你要放弃对什么对，这个前集的一个LRU链表的一个什么锁，就这个意思，然后呢，它就会什么。然后我们就会继续啊。然后继续什么，然后再继续局部的一个什么呢？局部链表上的一个什么处理的这些啊液就这个意思啊。啊，所以这这这就这个问题啊。还有什么呢，还有就是说你我们也可以通过什么第四个啊。也可以通过这个is是不是。

下划线，什么Li ru里面的这个pages函数。嗯，负责什么呢？负责从这个活动啊。活动链表和这个什么呀。我们经常讲的一个啊。惰性链表选择给定啊。啊，这个树木的一个什么。给定啊。树木的一个叶是不是。啊，所以说你从链表这个末尾开始，是不是通过循环遍历这个链表。每一步获取一个叶是不是，然后将它移动到这个局部的后面，就这个意思啊，直到你所需要的叶全部搞定为止。就是你要关心的一个问题，是不是。这是一个问题啊，那么一个配时，它实现所谓的一个什么集中回收算法是不是啊，它有一个集中回收算法，除以这个这这这个思路是不是啊，就最简单的一个问题啊。

好，那现在这个问题我们就搞定了是不是。可以了是吧。那还有一个什么呀。还有一个问题啊。就是说。我们讲一个什么呢？就是集中回收算法。它可以有助于这个内核回收比较大的一个连续物理内存。页面就这个意思啊。第五个是吧。第五个是什么呢？第五个的话，专门有个什么，专门有个集中回收，是不是集中回收技术是不是它可以什么呢？它可以有助啊。只是有助。OK。

有助于什么呢？有助于这个内核回收啊。比较大的一个什么。连续的一个什么，连续的物理内存的一个什么区域，嗯。他就这个意思。那么机体的这个什么，机体的这个啊啊视图。如下。我们来看一下。怎么做？什么意思呢？就是我们这里，其实他提到这个问题是这样，就就是这样的啊。括起来算什么意思呢？就是我们讲一个什么pages。配置时也可以实现什么，也可以实现这个集中回收算法。那么，这个集中分数算法的目的是什么？就是高阶分配，它需要什么呢？需要一段有多个业组成的一个连续物理液啊。这种分配请求是很难满足，所以你请求这个页数越多，面临的困难就越大，所以系统啊，它运行一段时间之后，那物理内存就变得越来越啊，越来越少是不是，那么怎么解决这个问题，所以它产生一个什么集中回收算法。

他就这么个意思是不是。所以它有一个什么呢，你看啊。集中回收算法是由这个啊。就是说假假设是不是啊，假设你这个啊，内核里面它需要什么，需要联系到几个液针是不是，但是我们可以分配到液针所属的。这个页啊，当前IR电表上面，那么这些。叶，它就散裂在我们这个散步啊，就是分散在我们内存当中了，它就这个意思啊，最大连续的是两个月，就这个意思，你你要搞清楚这个这个点就行了，是不是。所以它从双向链表进行存储。啊，就这个问题啊。好，那我们了解这个问题之后，那么接下来我们来看下一个是不是下一个什么威SK里面它有一个啊，设计过程当中啊，专门有一个叫做。

忘记这个叫什么了啊。这里面有。有个隔离部活动页和活动页吗？站在前面。看见F啊。活动。为此，看点C。就是说它是什么呢？一个是隔离不活动液，还有什么呢？啊隔离活动液，还有活动和不活动液都隔离。

它是有这个有相关的函数啊进行来解决，就是说只有隔离和不隔离活动液就通过。调用函数去处理。还有一个什么。还有就是说我们要了解一个什么。就是下一个问题了，是不是？啊，下一个问题就我们要回收什么回收啊，这个对搞。上山。第二个是吧。那这里是回收活动页的一个链表，是不是怎么做呢？他怎么做就是将什么，其实啊，它是将这个页从这个什么，从活动链表当中啊。

进行什么呢？移动到什么，移动到这个啊，惰性的这个链表。路行链表。啊，镀锌链表它是E呢，它是我们这个页面回收的一个啊策略算法。促进算法实现的一个什么？促进算法实现的关键操作。就是这个问题，所以说啊，这里面它就有一个什么，它有个步骤啊，就是我们执行的时候，它有个步骤是不是，那这个步骤它怎么去执行呢？第一步你要调用什么函数，第二步调用什么函数，第三步调用什么函数，可以通过这么一个啊图形进行进一步来操作，你看啊。啊，第一步。OK。哎。下划线。

In。Active。这是第一个是。好，第二个。IRU_ad。这个算。第三个。下划线LRU里面什么呢？Pages。最后我们就可以什么计算啊。啊，G3什么呢？G3这个叶交换的一个什么。参数就这个意思。OK，你看啊。

啊，就这么个思路。第一个是吧。啊，这两个。那么这个函数的代码的流程就是这样的。就这个函数代码流程就上面这个函数啊。就是。

下划线。Active里面的什么呢，Z？的函数。函数的一个什么内核的？野马。流程如下。就那么个过程。好，那现在这个啊，我们就解决了是不是。但是他具体的操作是不是你可以看这边啊。抗F是吧。下划线。X5是吧。

他这些计算啊，比如优先级他从01234567是吧。要注意啊，还有什么呢，还有就是说一般情况下啊。我们有一个什么，它有个对应的一个值，就是说比如啊。数字是吧，比如map的是不是。等等啊，他在计算过程当中也需要一些相关的参数进行进一步的参考，否则的话，他还不知道这个怎么去执行是吧。所以说我们在操作过程当中，那这是第一个点。那么另外一个点是什么呢？另外一个点就是说你在回收过程当中，你回收什么呢？你比如这边，比如这是第一个是吧，那比如下一个，你看下一个啊。你比这个。这个是什么呢？这个就是回收部活动页了，是不是。那么回收不活动液是什么意思？就说内存域就相当于你这个内存域。

内存一当中。内存域当中对不对啊，它的一个什么液，它已经在什么呢？已经在LRU。LRU这个链表上面啊。进行什么，进行重新分配对不对。但是他已找到什么呢？找到一个适合回收的一个什么。啊，回收的时候啊进行要选，要选中什么，选中这个叶。但是啊，它其内存空间还没有被释放。所以说我们在什么呢？在释放内存最终的步骤，它还是要选择什么呢？She inact list啊。或者是这个谢啊。这个配置list这个函数去执行。那么两者它是两个是协同操作啊。就是什么呢？这两个函数是不是当中这个液集情啊液啊液氢集成什么集成一块。

这样的话，它有利于什么，有利于交换这个什么聚焦啊。就这个意思，所以说我们有一个什么，而且它通过这个函数啊。就是哪个函数呢啊Sha。这个page list，它将结果这个链表上的成员向下传递，并且什么将这个页啊。发送给相关的后备存储器，你比如啊。叶被同步了是不是，或者你这个丢弃啊。或者是放出啊等等他这些都是可以的啊。大家要理解这个点是吧。好，那理解这点之后，那么还有什么呢？还有就是我们除了什么，比如你除了这个页的链表啊，通常收缩控制参数以外，是不是它可以通过另外一种参数呢？就这么个意思啊，你比这个，我们今天讲了这个代码流程你看啊。

什么代码流程呢，就下。下划线。The catch。开启这个。函数的一个什么代码？流程如下。好，我们来看一下啊。通过图形表示最容易是吧。这个它是一块啊。好第二个是吧。那首先第一步调那个函数是吧。下划线，Catch。啊，这就处理了。定了函数之后呢，它就往下执行啊。

一直到什么呢？一直到后面这个。这个是什么，他。防防什么呢？就是防防这个。回收液的一个什么？数量是不是。就这流程啊，首先第一个啊。就用什么用这个。Li ru_A里面什么呢？RA。第一个。好，第二个。I saw这个什么let？啊，下划线ARU里面的什么呢。Pages。

第二个。好，第三个。第三个是什么呢？Shak下划线。配置里面的什么是吧。啊，这是第三个啊，第四个它可以可以什么呀，在这个操作过程当中，它可以处理啊。它处理什么呢？处理直接回收。可以这么做啊。直接回收。那么它除了这个直接回收以外，它也可以什么。它可以将什么，将不可什么呢？将不可释放的液进行回收到什么LRU链表里面去。

他也可以这么做啊。哎，他就这么一个思路啊。这就是一个过程。那么大家在实际啊。应用的时候多研究一下就可以，这个并不难啊。OK。那么机体这个内核的掩码设计是不是在后面啊？你可以找到什么？找到这些相关函数直接回收操作是不是？就这么个函数啊，大家注意。那么它执行什么呢？你比如他执行这个页面回收，是不是执行页面回收就必须调用这个了，看到没有。

就专门有个什么呢，举个she page这个list，你看用这个函数中间这了啊。调用它是不是，调用它之后你要检查什么呢？检查是否必须要保留这个液，但是这个液呢，你要看它是否处于什么呢？嗯。他是否处于这个什么。在回血过程当中是不是等等啊，它有很多参数进行配合，它并不是单个的。啊，所以啊，那么今天晚上啊，这个课程啊。页面回收整个过程我全部都给他讲解完毕了，是不是哎，有任何问题，大家可以通过什么呢？QQ啊啊和微信啊，跟我进行进一步的沟通与交流，那啊课堂的资料是不是我应该准备好了，那么这些相关资料大家呢？直接什么直接找秋香老师就可以了啊。嗯，秋香老师的QQ是二二。07032995，那么今晚的课程，那我们就到此结束了，是不是啊。

我们啊，下一次课啊，再。