Описатель кеша общего назначения

Как было сказано ранее, кеши всегда хранят объекты предопределенного размера общего назначения в виде пар. Один кеш - для выделения объектов из зоны DMA, другой - для стандартного выделения из обычной памяти. Если вы вспомните, что такое зоны памяти, вы поймете, что DMA-кеши размещаются в ZONE_DMA, а стандартные - в ZONE_ NORMAL. Структура cache_sizes является удобным средством для хранения всей связанной с размерами кешей информации.

include/linux/slab.h

69 struct cache_sizes {

70 size_t cs_size;

71 kmem_cache_t *cs_cachep;

72 kmem_cache_t *cs_dmacachep;

73 };

4.4.2.1 cs_size

Поле cs_size хранит размер объекта памяти, находящегося в кеше.

Глава 4 • Управление памятью

4.4.2.2 cs_cachep

Поле cs__cachep хранит указатель на описатель кеша обычной памяти, выделяемых из

ZONE_NORMAL.

4.4.2.3 cs_dmacachep

Поле cs_dmacachep хранит указатель на описатель кеша обычной памяти, выделяемых ИЗ ZONE_NORMAL.

На ум приходит вопрос: «Где хранятся описатели кешей? » Выделитель секций обла­дает специально зарезервированным для этого кешем. Кеш cache_cache хранит объек­ты типа описателя кеша. Кеш секции инициализируется статически при загрузке системы, для того чтобы можно было быть уверенным, что место для описателей кеша есть.

Описатель секции

Каждая секция в кеше имеет описатель, хранящий связанную с этой секцией информа­цию. Необходимо заметить, что описатель кеша хранится в специальном кеше, называе­мом cache__cache. Описатель секции, в свою очередь, хранится в двух местах: внутри самой секции (точнее говоря, фрейм первой страницы) или снаружи, в первом кеше об­щего назначения, в объекте достаточного размера для хранения описателя секции. Он за­полняется при создании кеша на основе оставшегося после объекта размещения. Это про­странство определяется при создании кеша.

Давайте рассмотрим несколько полей описателя секции.

mm/slab.с

173 struct slab {

174 struct list_head list;

175 unsigned long coloroff;

176 void *s__mem; /* включает цветовой отступ */

177 unsigned int inuse; /* количество активных объектов в секции */

178 kmem_bufctl_t free;

179 };

List

Как вы помните из обсуждения описателя кеша, секция может находиться в одном из трех состояний: free, partial или full. Описатель кеша хранит описатель секции в трех списках - по одному для каждого состояния. Все секции в определенном состоя­нии хранятся в двусвязном списке в зависимости от значения поля list.

Sjnem

Поле s_mem хранит указатель на первый объект в секции.

Выделение секций

Inuse

Значение inuse отслеживает количество занятых в секции объектов. Для полностью или частично заполненных секций это число положительное, а для свободных секций равно 0.

Free

Поле free хранит значение индекса для массива, элементы которого представляют объ­екты секции. В частности, поле free хранит значение индекса элемента массива, пред­ставляющего первый доступный объект в секции. Тип данных kmem_buf ctl_t связы­вает все объекты внутри секции. Этот тип является просто беззнаковым целым и опреде­лен в include /asm/ types.h. Этот тип данных определяет массив, всегда хранящийся сразу после описателя секции, в зависимости от того, хранится ли описатель секции внутри ее или снаружи. Все станет значительно понятней, если мы взглянем на функцию slab_buf ctl_t, возвращающую массив:

mm/slab.с

1614 static inline kmem_bufctl_t *slab_bufctl(struct slab *slabp)

1615 {

1616 return (kmem_bufctl_t *)(slabp+1);

1617 }

Функция slab_buf с tl__t () получает указатель на описатель секции и возвращает указатель на область памяти, следующую сразу за описателем секции.

При инициализации кеша поле slab_f гее устанавливается в 0 (так как все объекты свободны, будет возвращен первый) и каждое вхождение в массив kniem__buf ctl_t ус­танавливается в значение индекса следующего члена массива. Это означает, что нулевой элемент хранит значение 1, первый элемент хранит значение 2 и т. д. Последний элемент в массиве хранит значение BUFCTL_END, что означает, что он является последним эле­ментом в массиве.

Рис. 4.8 демонстрирует описатель секции, массив buf с tl и размещение объекта сек­ции, когда описатель секции хранится внутри самой секции. В табл. 4.5 показаны возмож­ные значения некоторых полей описателя секции в каждом из трех возможных состояний.

Глава 4 • Управление памятью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

		slab		slab
	color_off			color_off
list	list
		s_mem		s_mem
free	free
inuse	inuse
< 1>	< 1>
< 2>	< 2>
< 3>	< 3>
< N-1>	< N-1>
< BUFCTL_END>	< BUFCTL_END>
		obi 1	obi 1
obj2	obj 2
obj 3	obj 3
	objN		objN

Рис. 4.8. Описатель секции и bufctl

Таблица 4.5. Состояние секции и значения полей описателя

Free

Partial

Full

 

slab_inuse slab-> free

X X

N N

ПРИМЕЧАНИЕ. N = количество объектов в секции; X = некоторое положительное число.

Жизненный цикл выделителя секции

Жизненный цикл выделителя секции

Теперь мы рассмотрим взаимодействие кеша и выделителя секции на протяжении жиз­ненного цикла ядра. Ядру нужно быть уверенным, что некоторые структуры находятся на своих местах для поддержки запрошенной процессом области памяти и при создании специализированного кеша в динамически загружаемом модуле.

Для выделителя секции важную роль играют несколько глобальных структур. Неко­торые из них упоминались в этой главе. Давайте рассмотрим эти глобальные переменные.

Глобальные переменные выделителя секции

С выделителем секции связаны несколько глобальных переменных. Они включают:

• cache_cache. Описатель кеша, содержащий все остальные описатели кешей. Читабельное для человека имя этого кеша - kmem__cache. Это единственный статически выделяемый описатель кеша.

• cache__chain. Элемент списка, служащий в качестве указателя на список описа­телей кешей.

• cache__chain_sem. Семафор, контролирующий доступ к cache_chain¹. Каж­дый раз, когда в последовательность добавляется новый элемент (новый описатель кеша), этот семафор получается с помощью down () и освобождается с помощью up ().

• malloc_sizes [ ]. Массив, хранящий описатели кеша для DMA- и неБМА-кешей, которые связаны с общим кешем.

Перед инициализацией выделителя секций эти структуры уже должны находиться на своих местах. Давайте посмотрим, как они создаются.

mm/slab.с

486 static kmem_cache_t cache_cache = {

487.lists = LIST3_INIT(cache_cache.lists),

488.batchcount = 1,

489.limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES_/

490.objsize = sizeof(kmem_cache_t),

491.flags = SLAB_NO_REAP,

492.spinlock = SPIN_LOCK_UNLOCKED,

493.color_off = Ll_CACHE_BYTES,

494.name = ^иктет_саспе^и,

495 };
496

497 /* Защищенный доступ к последовательности кеша. */

498 static struct semaphore cache_chain_sem;

¹ Семафоры подробно описываются в гл. 9, «Построение ядра Linux».

Глава 4 • Управление памятью

500 struct list_head cache_chain;

Описатель кеша cache_cache обладает флагом SLAB_NO_REAP. Даже если памя­ти мало, этот кеш сохраняется на протяжении всей жизни ядра. Обратите внимание, что семафор cache_chain только определяется, но не инициализируется. Инициализация происходит во время инициализации системы в вызове kmem_cache_init (). Здесь мы рассмотрим эту функцию подробнее.

mm/slab.с

462 struct cache_sizes malloc_sizes[] = {

463 #define CACHE(x) {.cs_size = (x) },

464 #include < linux/kmalloc__sizes.h>

465 { 0, }

466 #undef CACHE

467 };

Этот фрагмент кода инициализирует массив malloc_sizes [ ] и устанавливает поле cs_size в соответствии со значением, определенным в include/linux/ kernel_sizes. h. Как было сказано ранее, размер кеша может варьироваться от 32 байт до 131072 байт в зависимости от специальных настроек ядра¹.

Когда глобальные переменные заняли свои места, ядро начинает инициализацию вы­делителя секций с помощью вызова kmem_cache_init () из init/main.c². Эта функция берет на себя заботу об инициализации последовательности кешей, его сема­фора, общего кеша, кеша kmem_cache - короче говоря, всех глобальных переменных, ис­пользуемых выделителем секций для управления секциями. В этом месте создаются специа­лизированные кеши. Для создания кешей используется функция kmem_cache_create ().

Создание кеша

Создание кеша включает три шага:

1. Выделение и инициализация описателя.

2. Расчет раскраски секции и размера объекта.

3. Добавление кеша в список cache_chain.

¹ Существует несколько настроек, при которых размер общего кеша становится большим, чем 131072. Более
подробную информацию можно увидеть в include/linux/kmalloc_sizes.h.

² Гл. 9 описывает процесс инициализации начиная с загрузки. Мы увидим, как kmem_cache_init () встраи­
вается в процесс загрузки.

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Анализ общего равновесия, благосостояние
2. В ПОИСКАХ ОБЩЕГО ЗНАМЕНАТЕЛЯ
3. В Украине устанавливаются общегосударственные и местные налоги и сборы
4. Глава III. Серьезные нарушения обязательств, вытекающих из императивных норм общего международного права
5. Детали и узлы общего применения.
6. и регистры общего назначения
7. Измерение общего уровня цен.
8. Имущественные отношения, возникающие в сфере деятельности государственных органов и связанные с накоплением и распределением денежных средств на общегосударственные нужды, регулируются нормами
9. Кафедра общего земледелия и землеустройства
10. Кому принадлежит следующее высказывание: «Сущность права состоит в равновесии двух нравственных начал: личной свободы и общего блага»?
11. Лампы накаливания общего назначения
12. Минимизация убытков фирмы-совершенного конкурента в краткосрочн. периоде: принцип сопоставления общего дохода с общими издержками. Условие и графическое изображение.