1.1.1 memblock
系统初始化的时候buddy系统，slab分配器等并没有被初始化好,当需要执行一些内存管理、内存分配的任务，就引入了一种内存管理器bootmem分配器。
当buddy系统和slab分配器初始化好后，在mem_init()中对bootmem分配器进行释放，内存管理与分配由buddy系统，slab分配器等进行接管。
而memblock是用来替代bootmem的新接口。用__alloc_memory_core_early()取代了bootmem的__alloc_bootmem_core()来完成内存分配.
实现都位于mm/memblock.c文件中。例如，可以通过函数memblock_reserve可以保留内存。
此外还有如下函数：
int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size,
int nid)
{
return memblock_add_range(&memblock.memory, base, size, nid, 0);
}
//移除操作
int __init_memblock memblock_remove(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
{
return memblock_remove_range(&memblock.memory, base, size);
}
//释放操作
int __init_memblock memblock_free(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
{
phys_addr_t end = base + size - 1;
memblock_dbg(" memblock_free: [%pa-%pa] %pF\n",
&base, &end, (void *)_RET_IP_);
kmemleak_free_part_phys(base, size);
return memblock_remove_range(&memblock.reserved, base, size);
}
//标记已经使用的方法
int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)
{
phys_addr_t end = base + size - 1;
memblock_dbg("memblock_reserve: [%pa-%pa] %pF\n",
&base, &end, (void *)_RET_IP_);
return memblock_add_range(&memblock.reserved, base, size, MAX_NUMNODES, 0);
}
为了保证系统的兼容性, 内核为bootmem和memblock提供了相同的API接口。编译Kernel的时候可以选择nobootmem或者bootmem 来在buddy system起来之前管理memory(参数CONFIG_NO_BOOTMEM)。默认是选择memblock的。
1.1.1.1 数据结构
memblock把物理内存划分为若干内存区，按使用类型分别放在memory和reserved两个集合（数组）中，memory即动态内存的集合，reserved集合包括静态内存和预留内存；
定义在文件include/linux/memblock.h中：
struct memblock {
bool bottom_up; /* is bottom up direction? 是否允许从下往上分配内存*/
phys_addr_t current_limit;//内存块限制，限制memblock_alloc内存申请
struct memblock_type memory;//可用内存的集合
struct memblock_type reserved;//已分配内存的集合
#ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
struct memblock_type physmem;//物理内存的集合
#endif
};
memblock_region结构体描述了内存区域
struct memblock_region {
phys_addr_t base;
phys_addr_t size;
unsigned long flags;
#ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_NODE_MAP
int nid;
#endif
};
其中base是内存区域其实地址，size是内存区域大小，flags是标记，nid是node号。
结构体memblock_type
struct memblock_type {
unsigned long cnt; /* number of regions */
unsigned long max; /* size of the allocated array */
phys_addr_t total_size; /* size of all regions */
struct memblock_region *regions;
char *name;
};
其中cnt是当前集合记录的内存区域个数，max是当前集合记录的内存区域最大个数，total_size是集合记录区域信息大小，regions内存区域结构指针。
1.1.1.2 memblock初始化
以上是memblock的三个结构体和相关函数说明，下面来看下memblock的初始化。
内核编译时候，会分配好memblock结构所需要的内存空间。
在文件mm/memblock.c文件中，如下所示：
static struct memblock_region memblock_memory_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
static struct memblock_region memblock_reserved_init_regions[INIT_MEMBLOCK_REGIONS] __initdata_memblock;
#ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
static struct memblock_region memblock_physmem_init_regions[INIT_PHYSMEM_REGIONS] __initdata_memblock;
#endif
struct memblock memblock __initdata_memblock = {
.memory.regions = memblock_memory_init_regions,
.memory.cnt = 1, /* empty dummy entry */
.memory.max = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
.memory.name = "memory",
.reserved.regions = memblock_reserved_init_regions,
.reserved.cnt = 1, /* empty dummy entry */
.reserved.max = INIT_MEMBLOCK_REGIONS,
.reserved.name = "reserved",
#ifdef CONFIG_HAVE_MEMBLOCK_PHYS_MAP
.physmem.regions = memblock_physmem_init_regions,
.physmem.cnt = 1, /* empty dummy entry */
.physmem.max = INIT_PHYSMEM_REGIONS,
.physmem.name = "physmem",
#endif
.bottom_up = false,
.current_limit = MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE,
};
其中__initdata_memblock宏指定存储位置
#ifdef CONFIG_ARCH_DISCARD_MEMBLOCK
#define __init_memblock __meminit
#define __initdata_memblock __meminitdata
void memblock_discard(void);
#else
#define __init_memblock
#define __initdata_memblock
#endif
其中INIT_MEMBLOCK_REGIONS和INIT_PHYSMEM_REGIONS定义如下：
#define INIT_MEMBLOCK_REGIONS 128
#define INIT_PHYSMEM_REGIONS 4
#define MEMBLOCK_ALLOC_ANYWHERE (~(phys_addr_t)0)
1.1.1.3 内存相关初始化
在内核初始化初期,通过int 0x15来被探测和整理物理内存, 存放到e820中。而memblock初始化就发生在这个以后.
