Linux内核 内存管理（2）物理内存初始化

一. 内存节点（Node）、内存区域（Zone）

1.每个 内存节点（Node） 对应一组 本地物理内存，与特定 CPU 核心组关联（如 ARM big.LITTLE 架构中的大小核分组）。本例子是单节点系统

2.每个 内存节点（Node） 进一步划分为多个 内存区域（Zone），用于区分内存的 物理属性 或 用途

二. 页（Page）

• 定义：操作系统将物理内存划分为固定大小的块，称为 页（Page），是内存分配和回收的最小单位。
• ARM 中的页大小：常规页大小为 4KB（由 MMU 配置决定），但支持 大页（Large Page，如 16KB、64KB） 以减少页表条目，提升地址转换效率。大页常用于虚拟机、图形渲染等需要大块连续内存的场景（如 ARM Mali GPU 的显存管理）。

页面管理的维度

（1）页的类型

从cat /proc/pagetypeinfo观察

1.纵向来看：按阶数统计的空闲页数量

• Page Block Order：内存块的阶数（order=9），表示每个块由 29=512 个页组成。若页大小为 4KB，则每个块大小为 512×4KB=2MB。

2.横向来看：按迁移类型统计的内存块数量

• 迁移类型（Migration Type）：
• Unmovable：不可移动的页（如内核代码、数据结构）。
• Movable：可移动的页（如用户空间进程的内存）。
• Reclaimable：可回收的页（如文件系统缓存）。

3.总体来看

• 横向看迁移类型：
• Movable 在高阶数（如 order=10）有 135 个页块，说明系统保留了大量连续大页用于可移动分配（如用户进程）。
• Unmovable 在低阶数（如 order=0~2）较多，符合内核小内存分配的特点。
• 纵向看阶数：
• 低阶数（0~3） 页块多表示系统擅长分配小内存（如栈、堆）。
• 高阶数（≥5） 页块多表示系统有连续大内存可用（如 DMA 设备、大文件映射）。

4.关键指标

（2）页帧号（Page Frame Number, PFN）

• 物理页的唯一标识，用于映射虚拟地址与物理地址（如通过页表实现 VA → PA 转换）。
• 在 ARM 的 MMU 架构（如 TTBR0/TTBR1 寄存器）中，PFN 是页表项的核心字段。

三者关系

物理内存整体
├─ 内存节点（Node 0）   ── 对应一组 CPU 可直接访问的物理内存（如 NUMA 节点 0 的本地内存）
│  ├─ Zone（DMA）       ── 低端物理内存，用于 DMA 设备，地址范围 0 ~ 1GB
│  │  ├─ Page（4KB）    ── 具体物理页，如空闲页、可移动页、不可移动页等
│  │  └─ Page（4KB）    ── ...
│  ├─ Zone（Normal）    ── 常规物理内存（若存在，地址范围 1GB ~ 更高）
│  │  └─ Page（4KB）    ── ...
│  └─ Zone（Movable）   ── 可移动页的集合，属于 Normal 或独立 Zone
└─ 内存节点（Node 1）   ── 另一组 CPU 可访问的物理内存（如 NUMA 节点 1 的本地内存）
   └─ Zone（DMA）       ── ...

三.mem_map / pageblock