Linux内存管理：深入探究memblock分配机制 在Linux内核的内存管理中，memblock是一个至关重要的组件，特别是在系统启动早期

    它不仅负责初始化物理内存布局，还在伙伴系统（buddy system）和slab分配器启用之前，承担内存分配的核心任务

    本文将深入探讨Linux memblock分配机制的工作原理、数据结构、编程接口以及其在内核初始化过程中的角色

     一、memblock概述 Linux内核启动后，内存被划分为几个不同的部分

    其中，一部分内存是永久分配给内核的，如代码段、数据段、ramdisk和设备树（dtb）占用的空间等，这些内存区域被称为静态内存，不能被重新分配

    另一部分内存是GPU、相机和多核处理器共享的，这些内存需要预留大量连续空间，平时不使用，但必须为各种应用场景保留，这类内存称为预留内存

    剩下的内存部分则是动态内存，由内核管理，根据需求进行分配和释放

     memblock正是内核在系统启动早期用于管理这些物理内存的机制

    它从设备树（dtb）中解析出物理内存信息，并通过特定的数据结构管理这些信息

    在memblock初始化完成后、伙伴系统启用之前，它负责系统的内存分配任务

     二、memblock的数据结构 memblock的核心数据结构是`memblock`结构体和`memblock_type`结构体

    `memblock`结构体描述了系统中所有物理内存的布局信息，包括内存块的起始地址、尺寸限制以及内存块类型（保留、内存和物理内存）

     struct memblock { boolbottom_up; phys_addr_tcurrent_limit; struct memblock_type memory; struct memblock_type reserved; ifdefCONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP struct memblock_type physmem; endif }; - `bottom_up`：当设置为true时，允许内存以自底向上模式进行分配

     - `current_limit`：描述了内存块的尺寸限制

     - `memory`：表示可用内存区域

     - `reserved`：表示保留内存区域

     - `physmem`（可选）：表示物理内存区域

     `memblock_type`结构体则用于描述内存块的具体信息，包括内存块的数量、最大数量、总大小以及内存区域的数组

     struct memblock_type { unsigned long cnt; unsigned long max; phys_addr_ttotal_size; struct memblock_regionregions; }; - `cnt`：内存块的数量

     - `max`：内存块的最大数量

     - `total_size`：内存块的总大小

     - `regions`：指向内存区域的数组

     `memblock_region`结构体提供了内存区域的基址和大小，如果启用了`CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP`编译配置选项，还提供了NUMA节点选择器

     三、memblock的编程接口 memblock分配器提供了丰富的编程接口，允许开发者在系统启动早期进行内存管理

    这些接口包括添加内存、删除内存、分配内存和释放内存

     1.添加内存：memblock_add函数用于将内存块区域添加到`memblock.memory`成员中，即插入一块可用的物理内存

     2.删除内存：memblock_remove函数用于删除内存块区域

     3.分配内存：memblock_alloc函数用于在指定地址之前分配一块物理内存

    它调用了`memblock_alloc_base`函数，后者进一步调用更底层的函数来完成内存分配任务

    `memblock_alloc`函数的定义如下： phys_addr_t __init memblock_alloc(phys_addr_t size, phys_addr_talign){ return memblock_alloc_base(size, align, MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE); } - `size`：要分配的物理内存大小

     - `align`：对齐方式

     - `MEMBLOCK_ALLOC_ACCESSIBLE`：标志位，表示分配的内存是可访问的

     4.释放内存：memblock_free函数用于释放之前分配的内存

     四、memblock的工作原理 在系统启动早期，memblock通过扫描设备树（dtb）的memory节点来获取物理内存的布局信息

    这些信息包括内存的起始地址、长度以及可能的标志信息（如热插拔）

    获取到这些信息后，memblock将它们存储到相应的数据结构中，以便后续的内存管理任务

     当需要分配内存时，memblock分配器会在`memoryregion`中查找未保留的内存块，并将其分配给申请者

    同时，将该内存块添加到`reservedregion`中，表示它已被使用

    当需要释放内存时，只需将该内存块从`reserved region`中删除即可

     值得注意的是，memblock在内存管理过程中遵循了一些重要的原则

    例如，它确保了内存分配的连续性和对齐性，以满足特定硬件或驱动程序的需求

    此外，它还提供了灵活的内存预留机制，允许开发者在系统启动早期为关键组件预留足够的内存空间

     五、memblock在内核初始化过程中的角色 在Linux内核的初始化过程中，memblock扮演着至关重要的角色

    它是内核启动后第一个初始化的内存管理机制，负责在系统启动早期为内核和其他组件分配必要的内存空间

    在伙伴系统和slab分配器启用之前，memblock承担了所有的内存分配任务

     随着内核的初始化进程不断推进，memblock逐渐被更高级的内存管理机制所取代

    然而，在内核启动的早期阶段，memblock的可靠性和灵活性为系统的顺利启动提供了有力的保障

     六、结论 综上所述，Linux memblock分配机制是内核启动早期用于管理物理内存的重要组件

    它通过特定的数据结构管理内存信息，并提供了丰富的编程接口以满足不同的内存管理需求

    在内核初始化过程中，memblock确保了内存分配的连续性和对齐性，为系统的顺利启动提供了有力的支持

    随着内核的不断发展和完善，memblock将继续在Linux内存管理中发挥重要作用