操作系统实验报告Lab2物理内存管理含challengeWord文档下载推荐.docx

操作系统实验报告Lab2物理内存管理含challengeWord文档下载推荐.docx

《操作系统实验报告Lab2物理内存管理含challengeWord文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统实验报告Lab2物理内存管理含challengeWord文档下载推荐.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

否则将该空闲区分为两部分，一部分区域与申请分配的大小相等，把它分配出去，剩下的一部分区域形成新的空闲区。

其释放内存的设计思路很简单，只需把这块区域重新放回双向链表中即可。

实现目标：

重写default_init_memmap（），default_alloc_pages（），default_free_pages（）函数。

具体细节：

a）default_init_memmap（）函数

这个函数是用来初始化空闲页链表的。

主要有两个步骤：

初始化每一个空闲页，计算空闲页的总数。

注意：

1.使用头插法是因为地址是从低地址向高地址增长。

2.p->

flags=0语句已经将PG_reserved标志位置零。

b）default_alloc_pages（）函数

这个函数是用来分配空闲页的。

主要步骤如下：

1.寻找足够大的空闲块

1.1.如果找到了，重新设置标志位

1.2.从空闲链表中删除此页

1.3.判断空闲块大小是否合适

1.3.1.如果不合适，分割页块

1.3.2.如果合适则不进行操作

1.4.计算剩余空闲页个数

1.5.返回分配的页块地址

备注：

在参考答案中，我认为有些语句是冗余的，如图：

验证：

在第二次重置标志位前后，分别输出标志位的值，发现，flags并没有发生变化。

然后将这两句话注释，编译后运行，依旧可以得到正确答案。

所以我认为这两句话是没有必要的。

c）default_free_pages（）函数

这个函数的作用是释放已经使用完的页，把他们合并到freelist中。

具体步骤如下：

1在freelist中查找合适的位置以供插入

2改变被释放页的标志位，以及头部的计数器

3尝试在freelist中向高地址或低地址合并

在合并后，需要更新头部的页块大小的值即property。

三、练习2:

实现寻找虚拟地址对应的表项

尝试获取页表的地址，如果获取不到就新建一个页表。

四、练习3:

释放某虚地址所在的页并取消对应二级页表的映射

判断此页被引用的次数，如果仅仅被引用一次，则这个页也可以被释放。

否则，只能释放页表入口。

五、简析slub分配器

slub分配器是通过slab分配器改进得来的，它减去了slab中一些复杂的数据结构。

为了清楚的了解slub，首先应当了解slab分配器的相关原理。

a）slab分配器简介

i.slab分配器主要结构

下图给出了slab结构的高层组织结构。

在最高层是cache_chain，这是一个slab缓存的链接列表。

这对于best-fit算法非常有用，可以用来查找最适合所需要的分配大小的缓存（遍历列表）。

cache_chain的每个元素都是一个kmem_cache结构的引用（称为一个cache）。

它定义了一个要管理的给定大小的对象池。

ii.超级麻烦的维护体系

1.slab分配器直接工作在伙伴系统之上。

2.每种缓冲区由多个slab组成，每个slab就是一组连续的物理内存页框，被划分成了固定数目的对象。

根据对象大小的不同，缺省情况下一个slab最多可以由1024个物理内存页框构成。

出于对齐等其它方面的要求，slab中分配给对象的内存可能大于用户要求的对象实际大小，这会造成一定的内存浪费。

3.kmem_cache对象是以cache_chain为队列头的一个双向循环队列。

4.每个slab都需要一个类型为structslab的描述符数据结构管理其状态，同时还需要一个kmem_bufctl_t（被定义为无符号整数）的结构数组来管理空闲对象。

5.每个slab对象会根据状态的不同在三个队列中转换。

6.SLAB分配器允许对象在一级硬件高速缓存中对齐

7.同时使用着色（color）策略，使得同一缓冲区内不同slab中相同编号的对象的地址相互错开

8.为了支持多处理器同时分配对象，缓冲区为每个处理器维护一个本地缓存。

b）slub分配器

SLUB分配器特点是简化设计理念，同时保留SLAB分配器的基本思想：

每个缓冲区由多个小的slab组成，每个slab包含固定数目的对象。

i.简化了kmem_cache

slab中有35个参数，而slub中有17个。

ii.slab等相关的管理数据结构个改变

slab没有额外的空闲对象队列。

slab也没有额外的描述结构，因为SLUB分配器在代表物理页框的page结构中加入freelist，inuse和slab的union字段，所以slab的第一个物理页框的page结构就可以描述自己。

c）slub分配器的申请函数slab_alloc（）

d）查找正确的object——_slab_alloc（）函数

这个函数很长，因为它需要对很多情况进行处理：

1.判断当前object是否和当前处理器匹配

2.当前page中是否还有slab

3.当前slab中是否还有page

4.empty_slab中是否还有slab

5.Partial_slab中是否还有slab

当出现异常的时候，解决的办法是找到可用的object，具体的方法是由下至上逐层查找是否存在空闲的结构。

查找方向如图所示：

e）具体代码

判断有没有可用slab和处理器的匹配问题

load_freelist:

返回可用的object

unlock_out:

解锁（前面的代码对page加了锁）。

another_slab：

在当前freelist中寻找另外一个slab

new_slab：

在Partialslab队列中选取一个slab。

如果队列也没有可用slab了，则重新申请一个

参考资料：

［1］LinuxSLUB分配器详解

［2］LinuxSLAB分配器剖析