【linux kernel】start

一、开篇

​ 在start_kernel函数中将调用proc_caches_init()用于为linux内核中内核对象初始化slab缓存描述符。该函数定义如下（/kernel/fork.c）：

void __init proc_caches_init(void)
{
	sighand_cachep = kmem_cache_create("sighand_cache",
			sizeof(struct sighand_struct), 0,
			SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_DESTROY_BY_RCU|
			SLAB_NOTRACK, sighand_ctor);
	signal_cachep = kmem_cache_create("signal_cache",
			sizeof(struct signal_struct), 0,
			SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_NOTRACK, NULL);
	files_cachep = kmem_cache_create("files_cache",
			sizeof(struct files_struct), 0,
			SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_NOTRACK, NULL);
	fs_cachep = kmem_cache_create("fs_cache",
			sizeof(struct fs_struct), 0,
			SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_NOTRACK, NULL);

	mm_cachep = kmem_cache_create("mm_struct",
			sizeof(struct mm_struct), ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN,
			SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_NOTRACK, NULL);
	vm_area_cachep = KMEM_CACHE(vm_area_struct, SLAB_PANIC);
	mmap_init();
	nsproxy_cache_init();
}

在proc_caches_init的开头，会通过调用kmem_cache_create()函数去分配不同的SLAB缓存：

sighand_cachep — 管理有关已安装信号处理程序的信息。

signal_cachep — 管理有关进程信号描述符的信息。

files_cachep — 管理打开的文件信息。

fs_cachep —管理文件系统信息。

对于以上四种slab缓存区域，linux内核中对其分配、创建 、释放过程分别如下所示：

（1）sighand_cachep缓存

（2）signal_cachep缓存

（3）files_cachep缓存

（4）fs_cachep缓存

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在此之后，还将为mm_struct结构分配SLAB缓存，如下代码片段：

mm_cachep = kmem_cache_create("mm_struct",
                         sizeof(struct mm_struct), ARCH_MIN_MMSTRUCT_ALIGN,
                         SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC|SLAB_NOTRACK, NULL);

linux内核中对mm_cachep缓存空间的分配、创建 、释放过程如下所示：

接着，将为重要的vm_area_struct结构分配SLAB缓存，linux内核使用它来管理虚拟内存空间：

vm_area_cachep = KMEM_CACHE(vm_area_struct, SLAB_PANIC);

linux内核中对vm_area_cachep缓存空间的分配、创建 、释放过程如下所示：

注意，这里使用的是KMEM_CACHE宏，而不是kmem_cache_create。这个宏在include/linux/slab.h中进行定义，只是展开本质为kmem_cache_create的调用，如下代码片段：

#define KMEM_CACHE(__struct, __flags) kmem_cache_create(#__struct,\
                sizeof(struct __struct), __alignof__(struct __struct),\
                (__flags), NULL)

KMEM_CACHE与kmem_cache_create()有一个区别。体现在__alignof__ *** 作符上，KMEM_CACHE宏将SLAB对齐到给定结构的大小，但是kmem_cache_create会使用给定的值来对齐空间。

接下来，proc_caches_init()将调用mmap_init和nsproxy_cache_init这两个函数。第一个函数用于初始化虚拟内存区域的Slab，第二个函数用于初始化名称空间的slab。

二、结尾

对于proc_caches_init()来说，其函数内核的实现是创建slab缓存描述符，包括：sighand_cachep、signal_cachep、files_cachep、fs_cachep、mm_cachep、vm_area_cachep等。

本文中一直出现slab这个关键词，slab是linux内核中的小内存分配器，对于linux内核来说，因为很多linux内核的对象不会使用内存页面分配的方式进行。故而会使用slab分配器来分配，在slab中分配小内存，首先要做的就是创建slab描述符，proc_caches_init()函数的用意就在于此！

关于linux内核的slab分配器，其内容很多，笔者计划在后续linux内核的内存管理文章中进行分享啦，文本已完！

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