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linux进程地址空间--vma的基本操作【转】
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发布时间：2019-06-25

本文共 14527 字，大约阅读时间需要 48 分钟。

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版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。

       在32位的系统上，线性地址空间可达到4GB，这4GB一般按照3:1的比例进行分配，也就是说用户进程享有前3GB线性地址空间，而内核独享最后1GB线性地址空间。由于虚拟内存的引入，每个进程都可拥有3GB的虚拟内存，并且用户进程之间的地址空间是互不可见、互不影响的，也就是说即使两个进程对同一个地址进行操作，也不会产生问题。在前面介绍的一些分配内存的途径中，无论是伙伴系统中分配页的函数，还是slab分配器中分配对象的函数，它们都会尽量快速地响应内核的分配请求，将相应的内存提交给内核使用，而内核对待用户空间显然不能如此。用户空间动态申请内存时往往只是获得一块线性地址的使用权，而并没有将这块线性地址区域与实际的物理内存对应上，只有当用户空间真正操作申请的内存时，才会触发一次缺页异常，这时内核才会分配实际的物理内存给用户空间。

       用户进程的虚拟地址空间包含了若干区域，这些区域的分布方式是特定于体系结构的，不过所有的方式都包含下列成分：

  • 可执行文件的二进制代码，也就是程序的代码段
  • 存储全局变量的数据段
  • 用于保存局部变量和实现函数调用的栈
  • 环境变量和命令行参数
  • 程序使用的动态库的代码
  • 用于映射文件内容的区域

由此可以看到进程的虚拟内存空间会被分成不同的若干区域，每个区域都有其相关的属性和用途，一个合法的地址总是落在某个区域当中的，这些区域也不会重叠。在linux内核中，这样的区域被称之为虚拟内存区域(virtual memory areas),简称vma。一个vma就是一块连续的线性地址空间的抽象，它拥有自身的权限(可读，可写，可执行等等) ，每一个虚拟内存区域都由一个相关的struct vm_area_struct结构来描述

[cpp]   
 
  1. <span style="font-size:12px;">struct vm_area_struct {  
  2.     struct mm_struct * vm_mm;   /* 所属的内存描述符 */  
  3.     unsigned long vm_start;    /* vma的起始地址 */  
  4.     unsigned long vm_end;       /* vma的结束地址 */  
  5.   
  6.     /* 该vma的在一个进程的vma链表中的前驱vma和后驱vma指针，链表中的vma都是按地址来排序的*/  
  7.     struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev;  
  8.   
  9.     pgprot_t vm_page_prot;      /* vma的访问权限 */  
  10.     unsigned long vm_flags;    /* 标识集 */  
  11.   
  12.     struct rb_node vm_rb;      /* 红黑树中对应的节点 */  
  13.   
  14.     /* 
  15.      * For areas with an address space and backing store, 
  16.      * linkage into the address_space->i_mmap prio tree, or 
  17.      * linkage to the list of like vmas hanging off its node, or 
  18.      * linkage of vma in the address_space->i_mmap_nonlinear list. 
  19.      */  
  20.     /* shared联合体用于和address space关联 */  
  21.     union {  
  22.         struct {  
  23.             struct list_head list;/* 用于链入非线性映射的链表 */  
  24.             void *parent;   /* aligns with prio_tree_node parent */  
  25.             struct vm_area_struct *head;  
  26.         } vm_set;  
  27.   
  28.         struct raw_prio_tree_node prio_tree_node;/*线性映射则链入i_mmap优先树*/  
  29.     } shared;  
  30.   
  31.     /* 
  32.      * A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma 
  33.      * list, after a COW of one of the file pages.  A MAP_SHARED vma 
  34.      * can only be in the i_mmap tree.  An anonymous MAP_PRIVATE, stack 
  35.      * or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list. 
  36.      */  
  37.     /*anno_vma_node和annon_vma用于管理源自匿名映射的共享页*/  
  38.     struct list_head anon_vma_node; /* Serialized by anon_vma->lock */  
  39.     struct anon_vma *anon_vma;  /* Serialized by page_table_lock */  
  40.   
  41.     /* Function pointers to deal with this struct. */  
  42.     /*该vma上的各种标准操作函数指针集*/  
  43.     const struct vm_operations_struct *vm_ops;  
  44.   
  45.     /* Information about our backing store: */  
  46.     unsigned long vm_pgoff;     /* 映射文件的偏移量，以PAGE_SIZE为单位 */  
  47.     struct file * vm_file;          /* 映射的文件，没有则为NULL */  
  48.     void * vm_private_data;     /* was vm_pte (shared mem) */  
  49.     unsigned long vm_truncate_count;/* truncate_count or restart_addr */  
  50.   
  51. #ifndef CONFIG_MMU  
  52.     struct vm_region *vm_region;    /* NOMMU mapping region */  
  53. #endif  
  54. #ifdef CONFIG_NUMA  
  55.     struct mempolicy *vm_policy;    /* NUMA policy for the VMA */  
  56. #endif  
  57. };  
  58. </span>  

 

进程的若干个vma区域都得按一定的形式组织在一起，这些vma都包含在进程的内存描述符中，也就是struct mm_struct中，这些vma在mm_struct以两种方式进行组织，一种是链表方式，对应于mm_struct中的mmap链表头，一种是红黑树方式，对应于mm_struct中的mm_rb根节点，和内核其他地方一样，链表用于遍历，红黑树用于查找。

 

下面以文件映射为例，来阐述文件的address_space和与其建立映射关系的vma是如何联系上的。首先来看看struct address_space中与vma相关的变量

[cpp]   
 
  1. struct address_space {  
  2.     struct inode        *host;      /* owner: inode, block_device */  
  3.     ...  
  4.     struct prio_tree_root   i_mmap;     /* tree of private and shared mappings */  
  5.     struct list_head    i_mmap_nonlinear;          /*list VM_NONLINEAR mappings */  
  6.     ...  
  7. } __attr  

与此同时，struct file和struct inode中都包含有一个struct address_space的指针，分别为f_mapping和i_mapping。struct file是一个特定于进程的数据结构，而struct inode则是一个特定于文件的数据结构。每当进程打开一个文件时，都会将file->f_mapping设置到inode->i_mapping,下图则给出了文件和与其建立映射关系的vma的联系

 

下面来看几个vma的基本操作函数，这些函数都是后面实现具体功能的基础

find_vma()用来寻找一个针对于指定地址的vma，该vma要么包含了指定的地址，要么位于该地址之后并且离该地址最近，或者说寻找第一个满足addr<vma_end的vma

[cpp]   
 
  1. struct vm_area_struct *find_vma(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)  
  2. {  
  3.     struct vm_area_struct *vma = NULL;  
  4.   
  5.     if (mm) {  
  6.         /* Check the cache first. */  
  7.         /* (Cache hit rate is typically around 35%.) */  
  8.         vma = mm->mmap_cache; //首先尝试mmap_cache中缓存的vma  
  9.         /*如果不满足下列条件中的任意一个则从红黑树中查找合适的vma 
  10.           1.缓存vma不存在 
  11.           2.缓存vma的结束地址小于给定的地址 
  12.           3.缓存vma的起始地址大于给定的地址*/  
  13.         if (!(vma && vma->vm_end > addr && vma->vm_start <= addr)) {  
  14.             struct rb_node * rb_node;  
  15.   
  16.             rb_node = mm->mm_rb.rb_node;//获取红黑树根节点  
  17.             vma = NULL;  
  18.   
  19.             while (rb_node) {  
  20.                 struct vm_area_struct * vma_tmp;  
  21.   
  22.                 vma_tmp = rb_entry(rb_node,   //获取节点对应的vma  
  23.                         struct vm_area_struct, vm_rb);  
  24.   
  25.                 /*首先确定vma的结束地址是否大于给定地址，如果是的话，再确定 
  26.                   vma的起始地址是否小于给定地址，也就是优先保证给定的地址是 
  27.                   处于vma的范围之内的，如果无法保证这点，则只能找到一个距离 
  28.                   给定地址最近的vma并且该vma的结束地址要大于给定地址*/  
  29.                 if (vma_tmp->vm_end > addr) {  
  30.                     vma = vma_tmp;  
  31.                     if (vma_tmp->vm_start <= addr)  
  32.                         break;  
  33.                     rb_node = rb_node->rb_left;  
  34.                 } else  
  35.                     rb_node = rb_node->rb_right;  
  36.             }  
  37.             if (vma)  
  38.                 mm->mmap_cache = vma;//将结果保存在缓存中  
  39.         }  
  40.     }  
  41.     return vma;  
  42. }  

 

当一个新区域被加到进程的地址空间时，内核会检查它是否可以与一个或多个现存区域合并，vma_merge()函数在可能的情况下，将一个新区域与周边区域进行合并。参数：

mm:新区域所属的进程地址空间

prev:在地址上紧接着新区域的前面一个vma

addr:新区域的起始地址

end:新区域的结束地址

vm_flags:新区域的标识集

anon_vma:新区域所属的匿名映射

file:新区域映射的文件

pgoff:新区域映射文件的偏移

policy:和NUMA相关

 

[cpp]   
 
  1. struct vm_area_struct *vma_merge(struct mm_struct *mm,  
  2.             struct vm_area_struct *prev, unsigned long addr,  
  3.             unsigned long end, unsigned long vm_flags,  
  4.                 struct anon_vma *anon_vma, struct file *file,  
  5.             pgoff_t pgoff, struct mempolicy *policy)  
  6. {  
  7.     pgoff_t pglen = (end - addr) >> PAGE_SHIFT;  
  8.     struct vm_area_struct *area, *next;  
  9.   
  10.     /* 
  11.      * We later require that vma->vm_flags == vm_flags, 
  12.      * so this tests vma->vm_flags & VM_SPECIAL, too. 
  13.      */  
  14.     if (vm_flags & VM_SPECIAL)  
  15.         return NULL;  
  16.   
  17.     if (prev)//指定了先驱vma，则获取先驱vma的后驱vma  
  18.         next = prev->vm_next;  
  19.     else     //否则指定mm的vma链表中的第一个元素为后驱vma  
  20.         next = mm->mmap;  
  21.     area = next;  
  22.   
  23.     /*后驱节点存在，并且后驱vma的结束地址和给定区域的结束地址相同， 
  24.       也就是说两者有重叠，那么调整后驱vma*/  
  25.     if (next && next->vm_end == end)     /* cases 6, 7, 8 */  
  26.         next = next->vm_next;  
  27.   
  28.     /* 
  29.      * 先判断给定的区域能否和前驱vma进行合并，需要判断如下的几个方面: 
  30.        1.前驱vma必须存在 
  31.        2.前驱vma的结束地址正好等于给定区域的起始地址 
  32.        3.两者的struct mempolicy中的相关属性要相同，这项检查只对NUMA架构有意义 
  33.        4.其他相关项必须匹配，包括两者的vm_flags，是否映射同一个文件等等 
  34.      */  
  35.     if (prev && prev->vm_end == addr &&  
  36.             mpol_equal(vma_policy(prev), policy) &&  
  37.             can_vma_merge_after(prev, vm_flags,  
  38.                         anon_vma, file, pgoff)) {  
  39.         /* 
  40.          *确定可以和前驱vma合并后再判断是否能和后驱vma合并，判断方式和前面一样， 
  41.           不过这里多了一项检查，在给定区域能和前驱、后驱vma合并的情况下还要检查 
  42.           前驱、后驱vma的匿名映射可以合并 
  43.          */  
  44.         if (next && end == next->vm_start &&  
  45.                 mpol_equal(policy, vma_policy(next)) &&  
  46.                 can_vma_merge_before(next, vm_flags,  
  47.                     anon_vma, file, pgoff+pglen) &&  
  48.                 is_mergeable_anon_vma(prev->anon_vma,  
  49.                               next->anon_vma)) {  
  50.                             /* cases 1, 6 */  
  51.             vma_adjust(prev, prev->vm_start,  
  52.                 next->vm_end, prev->vm_pgoff, NULL);  
  53.         } else                  /* cases 2, 5, 7 */  
  54.             vma_adjust(prev, prev->vm_start,  
  55.                 end, prev->vm_pgoff, NULL);  
  56.         return prev;  
  57.     }  
  58.   
  59.     /* 
  60.      * Can this new request be merged in front of next? 
  61.      */  
  62.      /*如果前面的步骤失败，那么则从后驱vma开始进行和上面类似的步骤*/  
  63.     if (next && end == next->vm_start &&  
  64.             mpol_equal(policy, vma_policy(next)) &&  
  65.             can_vma_merge_before(next, vm_flags,  
  66.                     anon_vma, file, pgoff+pglen)) {  
  67.         if (prev && addr < prev->vm_end)  /* case 4 */  
  68.             vma_adjust(prev, prev->vm_start,  
  69.                 addr, prev->vm_pgoff, NULL);  
  70.         else                    /* cases 3, 8 */  
  71.             vma_adjust(area, addr, next->vm_end,  
  72.                 next->vm_pgoff - pglen, NULL);  
  73.         return area;  
  74.     }  
  75.   
  76.     return NULL;  
  77. }  

vma_adjust会执行具体的合并调整操作

[cpp]   
 
  1. void vma_adjust(struct vm_area_struct *vma, unsigned long start,  
  2.     unsigned long end, pgoff_t pgoff, struct vm_area_struct *insert)  
  3. {  
  4.     struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;  
  5.     struct vm_area_struct *next = vma->vm_next;  
  6.     struct vm_area_struct *importer = NULL;  
  7.     struct address_space *mapping = NULL;  
  8.     struct prio_tree_root *root = NULL;  
  9.     struct file *file = vma->vm_file;  
  10.     struct anon_vma *anon_vma = NULL;  
  11.     long adjust_next = 0;  
  12.     int remove_next = 0;  
  13.   
  14.     if (next && !insert) {  
  15.         /*指定的范围已经跨越了整个后驱vma，并且有可能超过后驱vma*/  
  16.         if (end >= next->vm_end) {  
  17.             /* 
  18.              * vma expands, overlapping all the next, and 
  19.              * perhaps the one after too (mprotect case 6). 
  20.              */  
  21. again:          remove_next = 1 + (end > next->vm_end);//确定是否超过了后驱vma  
  22.             end = next->vm_end;  
  23.             anon_vma = next->anon_vma;  
  24.             importer = vma;  
  25.         } else if (end > next->vm_start) {
    /*指定的区域和后驱vma部分重合*/  
  26.           
  27.             /* 
  28.              * vma expands, overlapping part of the next: 
  29.              * mprotect case 5 shifting the boundary up. 
  30.              */  
  31.             adjust_next = (end - next->vm_start) >> PAGE_SHIFT;  
  32.             anon_vma = next->anon_vma;  
  33.             importer = vma;  
  34.         } else if (end < vma->vm_end) {
    /*指定的区域没到达后驱vma的结束处*/  
  35.             /* 
  36.              * vma shrinks, and !insert tells it's not 
  37.              * split_vma inserting another: so it must be 
  38.              * mprotect case 4 shifting the boundary down. 
  39.              */  
  40.             adjust_next = - ((vma->vm_end - end) >> PAGE_SHIFT);  
  41.             anon_vma = next->anon_vma;  
  42.             importer = next;  
  43.         }  
  44.     }  
  45.   
  46.     if (file) {
    //如果有映射文件  
  47.         mapping = file->f_mapping;//获取文件对应的address_space  
  48.         if (!(vma->vm_flags & VM_NONLINEAR))  
  49.             root = &mapping->i_mmap;  
  50.         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);  
  51.         if (importer &&  
  52.             vma->vm_truncate_count != next->vm_truncate_count) {  
  53.             /* 
  54.              * unmap_mapping_range might be in progress: 
  55.              * ensure that the expanding vma is rescanned. 
  56.              */  
  57.             importer->vm_truncate_count = 0;  
  58.         }  
  59.         /*如果指定了待插入的vma，则根据vma是否以非线性的方式映射文件来选择是将 
  60.         vma插入file对应的address_space的优先树(对应线性映射)还是双向链表(非线性映射)*/  
  61.         if (insert) {  
  62.             insert->vm_truncate_count = vma->vm_truncate_count;  
  63.             /* 
  64.              * Put into prio_tree now, so instantiated pages 
  65.              * are visible to arm/parisc __flush_dcache_page 
  66.              * throughout; but we cannot insert into address 
  67.              * space until vma start or end is updated. 
  68.              */  
  69.             __vma_link_file(insert);  
  70.         }  
  71.     }  
  72.   
  73.     /* 
  74.      * When changing only vma->vm_end, we don't really need 
  75.      * anon_vma lock. 
  76.      */  
  77.     if (vma->anon_vma && (insert || importer || start != vma->vm_start))  
  78.         anon_vma = vma->anon_vma;  
  79.     if (anon_vma) {  
  80.         spin_lock(&anon_vma->lock);  
  81.         /* 
  82.          * Easily overlooked: when mprotect shifts the boundary, 
  83.          * make sure the expanding vma has anon_vma set if the 
  84.          * shrinking vma had, to cover any anon pages imported. 
  85.          */  
  86.         if (importer && !importer->anon_vma) {  
  87.             importer->anon_vma = anon_vma;  
  88.             __anon_vma_link(importer);//将importer插入importer的anon_vma匿名映射链表中  
  89.         }  
  90.     }  
  91.   
  92.     if (root) {  
  93.         flush_dcache_mmap_lock(mapping);  
  94.         vma_prio_tree_remove(vma, root);  
  95.         if (adjust_next)  
  96.             vma_prio_tree_remove(next, root);  
  97.     }  
  98.   
  99.     /*调整vma的相关量*/  
  100.     vma->vm_start = start;  
  101.     vma->vm_end = end;  
  102.     vma->vm_pgoff = pgoff;  
  103.     if (adjust_next) {
    //调整后驱vma的相关量  
  104.         next->vm_start += adjust_next << PAGE_SHIFT;  
  105.         next->vm_pgoff += adjust_next;  
  106.     }  
  107.   
  108.     if (root) {  
  109.         if (adjust_next)//如果后驱vma被调整了，则重新插入到优先树中  
  110.             vma_prio_tree_insert(next, root);  
  111.         vma_prio_tree_insert(vma, root);//将vma插入到优先树中  
  112.         flush_dcache_mmap_unlock(mapping);  
  113.     }  
  114.   
  115.     if (remove_next) {
    //给定区域与后驱vma有重合  
  116.         /* 
  117.          * vma_merge has merged next into vma, and needs 
  118.          * us to remove next before dropping the locks. 
  119.          */  
  120.         __vma_unlink(mm, next, vma);//将后驱vma从红黑树中删除  
  121.         if (file)//将后驱vma从文件对应的address space中删除  
  122.             __remove_shared_vm_struct(next, file, mapping);  
  123.         if (next->anon_vma)//将后驱vma从匿名映射链表中删除  
  124.             __anon_vma_merge(vma, next);  
  125.     } else if (insert) {  
  126.         /* 
  127.          * split_vma has split insert from vma, and needs 
  128.          * us to insert it before dropping the locks 
  129.          * (it may either follow vma or precede it). 
  130.          */  
  131.         __insert_vm_struct(mm, insert);//将待插入的vma插入mm的红黑树，双向链表以及  
  132.                                        //匿名映射链表  
  133.     }  
  134.   
  135.     if (anon_vma)  
  136.         spin_unlock(&anon_vma->lock);  
  137.     if (mapping)  
  138.         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);  
  139.   
  140.     if (remove_next) {  
  141.         if (file) {  
  142.             fput(file);  
  143.             if (next->vm_flags & VM_EXECUTABLE)  
  144.                 removed_exe_file_vma(mm);  
  145.         }  
  146.         mm->map_count--;  
  147.         mpol_put(vma_policy(next));  
  148.         kmem_cache_free(vm_area_cachep, next);  
  149.         /* 
  150.          * In mprotect's case 6 (see comments on vma_merge), 
  151.          * we must remove another next too. It would clutter 
  152.          * up the code too much to do both in one go. 
  153.          */  
  154.         if (remove_next == 2) {
    //还有待删除的区域  
  155.             next = vma->vm_next;  
  156.             goto again;  
  157.         }  
  158.     }  
  159.   
  160.     validate_mm(mm);  
  161. }  

 

insert_vm_struct()函数用于插入一块新区域

 

[cpp]   
 
  1. int insert_vm_struct(struct mm_struct * mm, struct vm_area_struct * vma)  
  2. {  
  3.     struct vm_area_struct * __vma, * prev;  
  4.     struct rb_node ** rb_link, * rb_parent;  
  5.   
  6.     /* 
  7.      * The vm_pgoff of a purely anonymous vma should be irrelevant 
  8.      * until its first write fault, when page's anon_vma and index 
  9.      * are set.  But now set the vm_pgoff it will almost certainly 
  10.      * end up with (unless mremap moves it elsewhere before that 
  11.      * first wfault), so /proc/pid/maps tells a consistent story. 
  12.      * 
  13.      * By setting it to reflect the virtual start address of the 
  14.      * vma, merges and splits can happen in a seamless way, just 
  15.      * using the existing file pgoff checks and manipulations. 
  16.      * Similarly in do_mmap_pgoff and in do_brk. 
  17.      */  
  18.     if (!vma->vm_file) {  
  19.         BUG_ON(vma->anon_vma);  
  20.         vma->vm_pgoff = vma->vm_start >> PAGE_SHIFT;  
  21.     }  
  22.     /*__vma用来保存和vma->start对应的vma(与find_vma()一样)，同时获取以下信息: 
  23.       1.prev用来保存对应的前驱vma 
  24.       2.rb_link保存该vma区域插入对应的红黑树节点 
  25.       3.rb_parent保存该vma区域对应的父节点*/  
  26.     __vma = find_vma_prepare(mm,vma->vm_start,&prev,&rb_link,&rb_parent);  
  27.     if (__vma && __vma->vm_start < vma->vm_end)  
  28.         return -ENOMEM;  
  29.     if ((vma->vm_flags & VM_ACCOUNT) &&  
  30.          security_vm_enough_memory_mm(mm, vma_pages(vma)))  
  31.         return -ENOMEM;  
  32.     vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);//将vma关联到所有的数据结构中  
  33.     return 0;  
  34. }  

 

[cpp]   
 
  1. static void vma_link(struct mm_struct *mm, struct vm_area_struct *vma,  
  2.             struct vm_area_struct *prev, struct rb_node **rb_link,  
  3.             struct rb_node *rb_parent)  
  4. {  
  5.     struct address_space *mapping = NULL;  
  6.   
  7.     if (vma->vm_file)//如果存在文件映射则获取文件对应的地址空间  
  8.         mapping = vma->vm_file->f_mapping;  
  9.   
  10.     if (mapping) {  
  11.         spin_lock(&mapping->i_mmap_lock);  
  12.         vma->vm_truncate_count = mapping->truncate_count;  
  13.     }  
  14.     anon_vma_lock(vma);  
  15.   
  16.     /*将vma插入到相应的数据结构中--双向链表，红黑树和匿名映射链表*/  
  17.     __vma_link(mm, vma, prev, rb_link, rb_parent);  
  18.     __vma_link_file(vma);//将vma插入到文件地址空间的相应数据结构中  
  19.   
  20.     anon_vma_unlock(vma);  
  21.     if (mapping)  
  22.         spin_unlock(&mapping->i_mmap_lock);  
  23.   
  24.     mm->map_count++;  
  25.     validate_mm(mm);  
  26. }  

在创建新的vma区域之前先要寻找一块足够大小的空闲区域，该项工作由get_unmapped_area()函数完成，而实际的工作将会由mm_struct中定义的辅助函数来完成。根据进程虚拟地址空间的布局，会选择使用不同的映射函数，在这里考虑大多数系统上采用的标准函数arch_get_unmapped_area();

[cpp]   
 
  1. unsigned long  
  2. arch_get_unmapped_area(struct file *filp, unsigned long addr,  
  3.         unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags)  
  4. {  
  5.     struct mm_struct *mm = current->mm;  
  6.     struct vm_area_struct *vma;  
  7.     unsigned long start_addr;  
  8.   
  9.     if (len > TASK_SIZE)  
  10.         return -ENOMEM;  
  11.   
  12.     if (flags & MAP_FIXED)  
  13.         return addr;  
  14.   
  15.     if (addr) {  
  16.         addr = PAGE_ALIGN(addr);//将地址按页对齐  
  17.         vma = find_vma(mm, addr);//获取一个vma，该vma可能包含了addr也可能在addr后面并且离addr最近  
  18.         /*这里确定是否有一块适合的空闲区域，先要保证addr+len不会 
  19.           超过进程地址空间的最大允许范围，然后如果前面vma获取成功的话则要保证 
  20.           vma位于addr的后面并且addr+len不会延伸到该vma的区域*/  
  21.         if (TASK_SIZE - len >= addr &&  
  22.             (!vma || addr + len <= vma->vm_start))  
  23.             return addr;  
  24.     }  
  25.     /*前面获取不成功的话则要调整起始地址了，根据情况选择缓存的空闲区域地址 
  26.       或者TASK_UNMAPPED_BASE=TASK_SIZE/3*/  
  27.     if (len > mm->cached_hole_size) {  
  28.             start_addr = addr = mm->free_area_cache;  
  29.     } else {  
  30.             start_addr = addr = TASK_UNMAPPED_BASE;  
  31.             mm->cached_hole_size = 0;  
  32.     }  
  33.   
  34. full_search:  
  35.     /*从addr开始遍历用户地址空间*/  
  36.     for (vma = find_vma(mm, addr); ; vma = vma->vm_next) {  
  37.         /* At this point:  (!vma || addr < vma->vm_end). */  
  38.         if (TASK_SIZE - len < addr) {
    //这里判断是否已经遍历到了用户地址空间的末端  
  39.             /* 
  40.              * Start a new search - just in case we missed 
  41.              * some holes. 
  42.              */  
  43.              //如果上次不是从TAKS_UNMAPPED_BASE开始遍历的，则尝试从TASK_UNMAPPED_BASE开始遍历  
  44.             if (start_addr != TASK_UNMAPPED_BASE) {  
  45.                 addr = TASK_UNMAPPED_BASE;  
  46.                     start_addr = addr;  
  47.                 mm->cached_hole_size = 0;  
  48.                 goto full_search;  
  49.             }  
  50.             return -ENOMEM;  
  51.         }  
  52.         if (!vma || addr + len <= vma->vm_start) {
    //判断是否有空闲区域  
  53.             /* 
  54.              *找到空闲区域的话则记住我们搜索的结束处，以便下次搜索 
  55.              */  
  56.             mm->free_area_cache = addr + len;  
  57.             return addr;  
  58.         }  
  59.         /*该空闲区域不符合大小要求，但是如果这个空闲区域大于之前保存的最大值的话 
  60.           则将这个空闲区域保存，这样便于前面确定从哪里开始搜索*/  
  61.         if (addr + mm->cached_hole_size < vma->vm_start)  
  62.                 mm->cached_hole_size = vma->vm_start - addr;  
  63.         addr = vma->vm_end;  
  64.     }  
  65. }  
本文转自张昺华-sky博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/5663379.html，如需转载请自行联系原作者
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