linux內存的使用與page buffer有什么聯系？

可以將linux看作一個用來管理資源的程序，而其他應用程序跑在其上，linux管理應用程序的內存分配，回收，等等。為了管理，它首先需要給自己分配靜態的內存空間：代碼段空間，mem_map[]空間等等。然后它把剩余的其他RAM用buddy系統進行動態管理。

linux內核的pagetable swapper_pg_dir將虛擬地址0xC0000000~0xC0000000+896M映射到物理地址0x0~0x896M。除去內核代碼占用的ram外，其余的物理ram都為空閑。當內核需要時，直接分配了就可以使用，而不需要再對swapper_pg_dir進行修改。而當用戶空間需要的時候，內核為其分配page，并要修改應用進程的pagetable從而將剛分配的page映射到相應的應用進程地址空間。內核不需要再次映射，因為swapper_pg_dir已經將896M的地址映射到內核去了。除非內核使用HIGH_MEM，這時就要重新映射內核的高128M空間（修改swapper_pg_dir的高128項）。有上可知，只要應用進程分配的page小于896M(在內核地址空間之內)，內核都可以直接訪問(參見#define __copy_user(to,from,size)其中to為內核地址，使用用戶page_dir的768~896項(3G~3G+896M內核空間)，from使用用戶地址：page_dir的0~767項(0～3G－1用戶地址空間))。要是應用進程的page大于896M時，內核就不能直接訪問了，需要使用swapper_pg_dir的高128項來映射應用進程的地址空間，這也是HIGH_MEM存在的原因。

RAM的使用
1. 靜態使用：用于linux代碼，數據結構等所占用的ram，此類ram不需要管理。
2. 動態使用：由buddy管理。通過buddy申請的頁面不使用的時候并不立即釋放給buddy，而是利用3的方式緩存起來(1)由slab管理起來(2)由兩個雙向鏈表(active_list和inactive_list)管理的頁框(3)由icache和dcache緩存起來inode和dentry。這樣當系統回收的時候，也是分別通過這三個方面來回收頁面，釋放到buddy中去的。之所以這樣，是由于通過buddy分配或釋放給buddy可能需要分裂大塊或者合并小塊到大的buddy中去，這樣比較費時間。因此盡量將分配來的頁面緩存起來。（好像linux特別喜歡搞這些緩沖，這樣也就給系統帶來了異步性。一般來說，異步性效率更好吧：有緩存就相當于有了流水，這樣當然可以提高效率）

??????? 之所以要這樣分，是因為：buddy管理會產生大量的內部碎片，使用slab來減少碎片。一般slab是基于對象的，因此不是以頁框為單位，不便于以頁為單位進行換入換出。而使用雙向鏈表是將系統中正在使用的頁框串聯起來，便于scan，以及頁框為單位的換入換出(回收)。因此，當系統需要回收頁框時，就要從slab和雙向鏈表，inode dentry三方面考慮回收。

????? 對于雙向鏈表中的頁框，又可以分為兩種使用情況：1. 有后備文件的頁框(page buffer，mmap等)；2. 無后備文件的頁框(應用程序的代碼段，數據段，堆棧段etc)。對于2，由于無后備文件，因此需要在磁盤上開辟一個交換文件，用于存放無后備文件的頁框，這樣以來，1，2都有后備文件了。有了后備文件之后，接下來需要將這些屬于不同文件的頁框用一個數據結構管理起來：address_space。對于有后備文件的頁框，使用特定于每個文件的address_space，對于無后備文件的頁框，使用系統中公用的address_space:swapper_space.這樣就把1，2統一起來了。

?????? 系統要于磁盤打交道，必須先分配一個page buffer：當需要讀入文件時，首先要查找address_space看是否已經存在page_buffer，沒有的話則分配一個page buffer頁框，插入address_space。當寫出磁盤時，也要檢查address_space中是否存在page buffer，沒有的話，分配一個page buffer頁框，并插入address_space然后，將要寫內容寫入該page buffer并返回(該page buffer最終會被頁面回收守護線程刷新到磁盤上去)。以上的操作過程同樣適用無后備文件的情況(只是它們使用的address_space是swapper_space)。

page buffer是vfs看見(使用的)設施，而cache buffer是塊驅動程序使用的設施，一個page buffer包含多個cache buffer(當然塊設備也要使用cache buffer)。也就是說，vfs等上層之能“看見”頁面，而下層的塊設備驅動程序只能看見塊。所以當vfs要將一個頁寫入塊設備時候，必須先將頁劃分成幾個buffer，每個buffer用buffer_head描述，一個頁中的buffer_head使用單連表相連，只有才能被底層的設備識別。

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