Linux的ZONE_DMA，ZONE_NORMAL,ZONE_HIGHMEM及分配页释放页函数的简单介绍
- 简单介绍一下页：
- Linux 区：
- 分配页系统调用
- 释放页系统调用
简单介绍一下页：
内核把物理页作为内存管理的基本单位。 尽管处理器的最小可寻址单位通常为字(甚至字节)，但是，内存管理单元(MMU，管理内存并把虚拟地址转换为物理地址的硬件）通常以页为单位进行处理。正因为如此，MMU以页(page)大小为单位来管理系统中的页表（这也是页表名的来由)。从虚拟内存的角度来看，页就是最小单位。
内核用struct page结构表示系统中的每个物理页，该结构位于<linux/mm.h>中。
让我们看一下其中比较重要的域。
flag域 ：用来存放页的状态。这些状态包括页是不是脏的，是不是被锁定在内存中等等。flag的每一位单独表示一种状态，所以它至少可以同时表示出32种不同的状态。这些标志定义在<linux/page-flags.h>中。
_count域：存放页的引用计数——也就是这一页被引用了多少次。当计数值变为0时，就说明当前内核并没有引用这一页，于是，在新的分配中就可以使用它。
virtual域：是页的虚拟地址。通常情况下，它就是页在虚拟内存中的地址。有些内存（即所谓的高端内存）并不永久地映射到内核地址空间上。在这种情况下，这个域的值为NULL，需要的时候，必须动态地映射这些页。
Linux 区：
由于硬件的限制，内核并不能对所有的页一视同仁。有些页位于内存中特定的物理地址上，所以不能将其用于一些特定的任务。由于存在这种限制，所以内核把页划分为不同的区（zone)。内核使用区对具有相似特性的页进行分组。Linux必须处理如下两种由于硬件存在缺陷而引起的内存寻址问题:
- 一些硬件只能用某些特定的内存地址来执行DMA(直接内存访问)。
- 一些体系结构其内存的物理寻址范围比虚拟寻址范围大得多。这样，就有一些内存不能永久地映射到内核空间上。
因为这些原因：所以Linux使用了三种区：（注意，区的划分没有任何物理意义﹔这只不过是内核为了管理页而采取的一种逻辑上的分组。）
ZONE_DMA——这个区包含的页能用来执行DMA操作。ZONE_NORMAL–—这个区包含的都是能正常映射的页。
ZONE_HIGHMEM一一这个区包含“高端内存”，其中的页并能不永久地映射到内核地址空间。
| 区 | 描述 | 物理内存 |
|---|---|---|
| ZONE_DMA | DMA使用的页 | 小于16MB |
| ZONE_NORMAL | 正常可寻址的页 | 16~896MB |
| ZONE_HIGHMEM | 动态映射的页 | 大于 896MB |
Linux把系统的页划分为区，形成不同的内存池，这样就可以根据用途进行分配了。例如，ZONE_DMA内存池让内核有能力为DMA分配所需的内存。如果需要这样的内存，那么，内核就可以从ZONE_DMA中按照请求的数目取出页。
尽管某些分配可能需要从特定的区中获取页，但是，某种用途的内存不一定要从对应的区获取。
尽管用于DMA的内存必须从ZONE_DMA中进行分配，但是一般用途的内存却既能从ZONE_DMA分配，也能从ZONE_NORMAL分配。当然，内核更希望般用途的内存从常规区分配，这样能节省ZONE_DMA中的页，保证满足DMA的使用需求。但是，如果可供分配的资源不够用了（如果内存已经变得很少了)，那么，内核就会去占用其他可用区的内存。
每个区都用struct zone表示，定义在<linux/mmzone.h>中。
分配页系统调用
struct page * alloc_pages(unsigned int gfp_mask,unsigned int order)
该函数分配2^order(即1<<order）个连续的物理页，并返回一个指针，该指针指向第一个页的page结构体;如果出错，就返回NULL。
unsigned long__get_free_pages(unsigned int gfp_mask,unsigned int order)
这个函数与alloc_pages()作用相同，不过它返回的是所请求的第一个页的逻辑地址。因为页是连续的，因此其他页也会紧随其后。
unsigned longget_zeroed_page(unsigned int gfp_mask)
这个函数与_get_free_page()工作方式相同，只不过把分配好的页都填充成了0。
释放页系统调用
void _free_pages(struct page *page, unsigned int order)
void free_pages (unsigned long addr,unsigned int order)
void free page ( unsigned long addr)
使用时一定要注意，如果传递了错误的struct page或地址，用了错误的order值，这些都可能导致系统崩溃。因为这些函数都是运行在内核空间的系统调用。
