這裡主要分析zone/zonelist的初始化，以及把系統空閒記憶體釋放到夥伴系統

1.zone的初始化

呼叫關係：start_kernel->setup_arch->paging_init->bootmem_init->zone_sizes_init->free_area_init_node->free_area_init_core->

zone_size_init:　計算每個zone能夠管理的頁面數，以及起始pfn號,初始化zone的等待佇列hash表, 以及非常重要的free list連結串列

static void __paginginit free_area_init_core(struct pglist_data *pgdat)
{
	enum zone_type j;
	int nid = pgdat->node_id;
	unsigned long zone_start_pfn = pgdat->node_start_pfn;
	int ret;

	pgdat_resize_init(pgdat);

	init_waitqueue_head(&pgdat->kswapd_wait);
	init_waitqueue_head(&pgdat->pfmemalloc_wait);
	pgdat_page_ext_init(pgdat);

	for (j = 0; j < MAX_NR_ZONES; j++) {
		struct zone *zone = pgdat->node_zones + j;
		unsigned long size, realsize, freesize, memmap_pages;

		size = zone->spanned_pages;
		realsize = freesize = zone->present_pages;

		lruvec_init(&zone->lruvec);

		if (!size)
			continue;

		set_pageblock_order();
		setup_usemap(pgdat, zone, zone_start_pfn, size);
		/*初始化zone的等待隊列表和free list  */
		ret = init_currently_empty_zone(zone, zone_start_pfn, size);
		BUG_ON(ret);
		memmap_init(size, nid, j, zone_start_pfn);
		zone_start_pfn += size;
	}
}
 

int __meminit init_currently_empty_zone(struct zone *zone,
					unsigned long zone_start_pfn,
					unsigned long size)
{
	struct pglist_data *pgdat = zone->zone_pgdat;
	int ret;
	/*初始化等待佇列hash表 */
	ret = zone_wait_table_init(zone, size);
	if (ret)
		return ret;
	pgdat->nr_zones = zone_idx(zone) + 1;

	zone->zone_start_pfn = zone_start_pfn;

	/*初始化free list */
	zone_init_free_lists(zone);

	return 0;
}
 

１.1.2 pageblock 遷移型別初始化

 memmap_init:

   1. 關聯page和zone/node id

   2. 設定每個pageblock的migrate　type

void __meminit memmap_init_zone(unsigned long size, int nid, unsigned long zone,
        unsigned long start_pfn, enum memmap_context context)
{
    pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
    unsigned long end_pfn = start_pfn + size;
    unsigned long pfn;
    struct zone *z;
    unsigned long nr_initialised = 0;

    if (highest_memmap_pfn < end_pfn - 1)
        highest_memmap_pfn = end_pfn - 1;

    z = &pgdat->node_zones[zone];
    for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
        /*pageblock的第一個page時，設定每個pageblock的遷移型別為MOVABLE */
        if (!(pfn & (pageblock_nr_pages - 1))) {
            struct page *page = pfn_to_page(pfn);
            /*關聯page與zone/node，初始化page引用計數 */
            __init_single_page(page, pfn, zone, nid);
            set_pageblock_migratetype(page, MIGRATE_MOVABLE);
        } else {
            __init_single_pfn(pfn, zone, nid);
        }
    }
}
set_pageblock_migratetype：設定page所在pageblock的遷移型別
get_pageblock_migratetype ：獲取page所在pageblcok的遷移型別

2. zonelist的初始化

start_kernel->build_all_zonelists->build_all_zonelists_init->__build_all_zonelists->build_zonelists

2.1關鍵資料結構
struct pglist_data {
    struct zone node_zones[MAX_NR_ZONES];
    struct zonelist node_zonelists[MAX_ZONELISTS];
｝
其中MAX_NR_ZONES=3,MAX_ZONELIST=1,而MAX_ZONES_PER_ZONELIST=4
struct zonelist {
    struct zoneref _zonerefs[MAX_ZONES_PER_ZONELIST + 1];
};
struct zoneref {
    struct zone *zone;    /* Pointer to actual zone */
    int zone_idx;        /* zone_idx(zoneref->zone) */
};

2.2 zonelist函式

static void build_zonelists(pg_data_t *pgdat)
{
	int node, local_node;
	enum zone_type j;
	struct zonelist *zonelist;

	local_node = pgdat->node_id;
	/*選擇第一個zonelist,實際上也只有一個 */
	zonelist = &pgdat->node_zonelists[0];
	j = build_zonelists_node(pgdat, zonelist, 0);
	
	return NULL;
}
static int build_zonelists_node(pg_data_t *pgdat, struct zonelist *zonelist,
				int nr_zones)
{
	struct zone *zone;
	enum zone_type zone_type = MAX_NR_ZONES;/*MAX_NR_ZONES=3 */

	do {
		zone_type--;//zone_type=2,為ZONE_MOVEBLE
		zone = pgdat->node_zones + zone_type;
		if (populated_zone(zone)) {//ZONE_MOVEBLE沒有使用，第一個填充的時ZONE_NORMAL
			zoneref_set_zone(zone,
				&zonelist->_zonerefs[nr_zones++]);//建立zonerefs與zone關係
			check_highest_zone(zone_type);
		}
	} while (zone_type);

	return nr_zones;
}

最終的關係：

３．釋放記憶體到夥伴系統

函式呼叫關係

start_kernel->mm_init->mem_init->free_all_bootmem->free_low_memory_core_early->__free_memory_core->__free_pages_memory

static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)
{
    int order;

    while (start < end) {
        /* 找出start的第一個位為1的bit,如果start=8,則__ffs(8)返回3,
       那麼從pfn=8的起始頁面到pfn16共８個頁面，會被掛到order=3的佇列*/
        order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));

        while (start + (1UL << order) > end)
            order--;
        /*呼叫__free_pages到 */
        __free_pages_bootmem(pfn_to_page(start), start, order);

        start += (1UL << order);
    }
}

根據公式:order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start))有以下結論:
每個記憶體塊(order)的起始實體地址都是自身記憶體塊大小的整數倍(pfn<<PAGE_SHIFT)/((2**order)<<PAGE_SHIFT)或者:
每個記憶體塊(order)的pfn都是自身頁面數的整數倍

　夥伴系統記憶體的分配和釋放，slab/vmalloc模組在另行分析