Linux 内核 内存管理分区伙伴分配器 ⑥ ( zone 结构体中水线控制相关成员 | 在 Ubuntu 中查看内存区域水位线 )

Posted 2022-04-26 韩曙亮

文章目录

• 一、zone 结构体中水线控制相关成员 ( managed_pages | spanned_pages | present_pages )
• 二、在 Ubuntu 中查看内存区域水位线

上一篇博客 【Linux 内核 内存管理】分区伙伴分配器 ⑤ ( 区域水线 | 区域水线数据结构 zone_watermarks 枚举 | 内存区域 zone 中的区域水线 watermark 成员 ) 中讲解了 区域水线概念 , 本篇博客中开始分析 根据水线 进行 水位控制 的机制 ;

WMARK_HIGH 高水位 , WMARK_LOW 低水位 , WMARK_MIN 最低水位 , $3$ 个水位线 , 将 " 内存区域 " 分割成 $4$ 部分 ;

enum zone_watermarks 
	WMARK_MIN,
	WMARK_LOW,
	WMARK_HIGH,
	NR_WMARK
;

#define min_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_MIN])
#define low_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_LOW])
#define high_wmark_pages(z) (z->watermark[WMARK_HIGH])

源码路径 : linux-4.12\\include\\linux\\mmzone.h#255

一、zone 结构体中水线控制相关成员 ( managed_pages | spanned_pages | present_pages )

---

在 linux 内核源码中 描述 " 内存区域 " 的结构体 struct zone 中 , 有几个重要的参数 , 用于 控制 区域水线水位 :

managed_pages 成员 表示 伙伴分配器 管理的 物理页个数 ; 使用 如下 公式进行计算 :

$$\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{e}\_\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{d}\_\mathrm{p}\mathrm{f}\mathrm{n}-\mathrm{z}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{e}\_\mathrm{s}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{t}\_\mathrm{p}\mathrm{f}\mathrm{n}$$

spanned_pages 成员 表示 内存区域 的 所有可用物理页 个数 , 包括 内存空洞 ; 使用 如下 公式进行计算 :

$$\mathrm{s}\mathrm{p}\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{n}\mathrm{e}\mathrm{d}\_\mathrm{p}\mathrm{a}\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}-\mathrm{h}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{e}\_\mathrm{p}\mathrm{a}\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}$$

present_pages 成员 表示 当前 内存区域 的 物理页个数 , 不包括 内存空洞 ; 是通过 伙伴分配器 管理的 物理页 ; 使用 如下 公式进行计算 :

$$\mathrm{p}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{t}\_\mathrm{p}\mathrm{a}\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}-\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{v}\mathrm{e}\mathrm{d}\_\mathrm{p}\mathrm{a}\mathrm{g}\mathrm{e}\mathrm{s}$$

present_pages、 spanned_pages、 managed_pages 三者之间有如下关系 :

spanned_pages ( 内存区域所有可用物理页数 有空洞 ) >
present_pages ( 当前区域物理页数 无空洞 ) >
managed_pages ( 伙伴分配器管理的物理页数 )

参考 【Linux 内核 内存管理】物理内存组织结构 ④ ( 内存区域 zone 简介 | zone 结构体源码分析 | zone 结构体源码 ) 博客 ;

struct zone 结构体相关源码 :

struct zone 
	/* Read-mostly fields */

	/* zone watermarks, access with *_wmark_pages(zone) macros */
	unsigned long watermark[NR_WMARK];
	...
	
	unsigned long		managed_pages;
	unsigned long		spanned_pages;
	unsigned long		present_pages;
	...

源码路径 : linux-4.12\\include\\linux\\mmzone.h#427

二、在 Ubuntu 中查看内存区域水位线

---

在 Ubuntu 的 命令行 中 , 执行

cat /proc/zoneinfo

命令 , 查看 " 内存区域 " 信息 ;

输出内容中 , 其中 Normal 区域的信息如下 :

Node 0, zone   Normal
  pages free     5754
        min      4615
        low      5768
        high     6921
        spanned  262144
        present  262144
        managed  236760
        protection: (0, 0, 0, 0, 0)

DMA32 区域的信息如下 :

Node 0, zone    DMA32
  pages free     43834
        min      12202
        low      15252
        high     18302
        spanned  1044480
        present  782288
        managed  759709
        protection: (0, 0, 924, 924, 924)

DMA 区域的信息如下 :

Node 0, zone      DMA
  per-node stats
      nr_inactive_anon 10820
      nr_active_anon 320858
      nr_inactive_file 231022
      nr_active_file 234555
      nr_unevictable 16
      nr_slab_reclaimable 44884
      nr_slab_unreclaimable 18674
      nr_isolated_anon 0
      nr_isolated_file 0

输出完整内容 :

han@ubuntu:~$ cat /proc/zoneinfo
Node 0, zone      DMA
  per-node stats
      nr_inactive_anon 10820
      nr_active_anon 320858
      nr_inactive_file 231022
      nr_active_file 234555
      nr_unevictable 16
      nr_slab_reclaimable 44884
      nr_slab_unreclaimable 18674
      nr_isolated_anon 0
      nr_isolated_file 0
      workingset_nodes 0
      workingset_refault 0
      workingset_activate 0
      workingset_restore 0
      workingset_nodereclaim 0
      nr_anon_pages 320578
      nr_mapped    153680
      nr_file_pages 476705
      nr_dirty     26878
      nr_writeback 0
      nr_writeback_temp 0
      nr_shmem     11129
      nr_shmem_hugepages 0
      nr_shmem_pmdmapped 0
      nr_file_hugepages 0
      nr_file_pmdmapped 0
      nr_anon_transparent_hugepages 0
      nr_unstable  0
      nr_vmscan_write 0
      nr_vmscan_immediate_reclaim 0
      nr_dirtied   287542
      nr_written   244390
      nr_kernel_misc_reclaimable 0
  pages free     3968
        min      77
        low      96
        high     115
        spanned  4095
        present  3997
        managed  3976
        protection: (0, 2445, 3369, 3369, 3369)
      nr_free_pages 3968
      nr_zone_inactive_anon 0
      nr_zone_active_anon 0
      nr_zone_inactive_file 0
      nr_zone_active_file 0
      nr_zone_unevictable 0
      nr_zone_write_pending 0
      nr_mlock     0
      nr_page_table_pages 0
      nr_kernel_stack 0
      nr_bounce    0
      nr_zspages   0
      nr_free_cma  0
      numa_hit     1
      numa_miss    0
      numa_foreign 0
      numa_interleave 0
      numa_local   1
      numa_other   0
  pagesets
    cpu: 0
              count: 0
              high:  0
              batch: 1
  vm stats threshold: 6
    cpu: 1
              count: 0
              high:  0
              batch: 1
  vm stats threshold: 6
    cpu: 2
              count: 0
              high:  0
              batch: 1
  vm stats threshold: 6
    cpu: 3
              count: 0
              high:  0
              batch: 1
  vm stats threshold: 6
  node_unreclaimable:  0
  start_pfn:           1
Node 0, zone    DMA32
  pages free     43834
        min      12202
        low      15252
        high     18302
        spanned  1044480
        present  782288
        managed  759709
        protection: (0, 0, 924, 924, 924)
      nr_free_pages 43834
      nr_zone_inactive_anon 8454
      nr_zone_active_anon 245858
      nr_zone_inactive_file 181846
      nr_zone_active_file 177532
      nr_zone_unevictable 4
      nr_zone_write_pending 26534
      nr_mlock     4
      nr_page_table_pages 5641
      nr_kernel_stack 8472
      nr_bounce    0
      nr_zspages   0
      nr_free_cma  0
      numa_hit     4159869
      numa_miss    0
      numa_foreign 0
      numa_interleave 192366
      numa_local   4159869
      numa_other   0
  pagesets
    cpu: 0
              count: 50
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 36
    cpu: 1
              count: 335
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 36
    cpu: 2
              count: 300
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 36
    cpu: 3
              count: 121
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 36
  node_unreclaimable:  0
  start_pfn:           4096
Node 0, zone   Normal
  pages free     5754
        min      4615
        low      5768
        high     6921
        spanned  262144
        present  262144
        managed  236760
        protection: (0, 0, 0, 0, 0)
      nr_free_pages 5754
      nr_zone_inactive_anon 2366
      nr_zone_active_anon 75000
      nr_zone_inactive_file 49176
      nr_zone_active_file 57023
      nr_zone_unevictable 12
      nr_zone_write_pending 344
      nr_mlock     12
      nr_page_table_pages 5556
      nr_kernel_stack 7096
      nr_bounce    0
      nr_zspages   0
      nr_free_cma  0
      numa_hit     839519
      numa_miss    0
      numa_foreign 0
      numa_interleave 223408
      numa_local   839519
      numa_other   0
  pagesets
    cpu: 0
              count: 253
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 24
    cpu: 1
              count: 202
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 24
    cpu: 2
              count: 325
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 24
    cpu: 3
              count: 291
              high:  378
              batch: 63
  vm stats threshold: 24
  node_unreclaimable:  0
  start_pfn:           1048576
Node 0, zone  Movable
  pages free     0
        min      0
        low      0
        high     0
        spanned  0
        present  0
        managed  0
        protection: (0, 0, 0, 0, 0)
Node 0, zone   Device
  pages free     0
        min      0
        low      0
        high     0
        spanned  0
        present  0
        managed  0
        protection: (0, 0, 0, 0, 0)
han@ubuntu:~$