Linux内核：paging_init时零页分配的作用

Posted 2023-02-21

【中文标题】Linux内核：paging_init时零页分配的作用

【英文标题】：Linux kernel: Role of zero page allocation at paging_init time

【发布时间】：2016-06-03 12:38:19

【问题描述】：

我正在尝试了解启动时为 arch/arm 保留的内核内存。

setup_arch() 中有一个调用 paging_init() 用于设置页表、初始化区域内存映射等。它还在分配实际的mem_map 之前分配了一个zero page。

void __init paging_init(const struct machine_desc *mdesc)

    void *zero_page;
    ---
    zero_page = early_alloc(PAGE_SIZE);
    ---
    empty_zero_page = virt_to_page(zero_page);
    __flush_dcache_page(NULL, empty_zero_page);

谁能解释一下zero page的作用？

这个问题是this的一部分。

【参考方案1】：

零页面是用零填充的页面。您可以映射到此页面并获得宽零虚拟区域。每当您写信到此页面之一时，COW 将起作用，您将获得一个新页面。反过来也是如此：如果您有一个零数据的内存区域，您可以将此数据映射到零页面并释放这些具有“0”数据的页面。换句话说，这是关于内核如何节省内存的。

附言注意COW不是和零页直接连接的，是一个更宽泛的概念

来自@artless_noise 的补充：

它还允许分配一个大数组，但不消耗内存。所有页面最初都是零页面并映射到相同的物理零页面。如果数组是稀疏的，那么只有少数条目（4k 大小）会消耗内存。内核不需要清理（零）分配的内存。 'tlb' 和 'cache' 不会浪费在填充条目上。

【讨论】：

它还允许分配一个大数组，但不消耗内存。所有页面最初都是零页面并映射到同一个物理零页面。如果数组是稀疏的，那么只有少数条目（4k 大小）会消耗内存。内核不需要清理（零）分配的内存。 'tlb' 和 'cache' 不会浪费在填充条目上。我认为这是另外三个原因，请随时将其添加到您的答案中，我将删除我的评论。

我可以理解这种技术可以保存缓存条目，因为缓存是用物理地址索引的，但是TLB条目仍然会被浪费，因为TLB是用虚拟地址索引的，对吧？