linux 内核4.4 内存分配使用分析

现在想让某段内存"既不被分配，也不被线性映射"，在 Linux 4.4 上应使用 memblock_remove()

对比维度	`memblock_reserve`	`memblock_remove`
对 `memblock.memory` 的影响	保留在 memory 列表中	从 memory 列表中彻底删除
是否被线性映射	是，仍会建立 direct mapping	否，不进入内核线性映射
后续访问方式	可用 `phys_to_virt()`	必须用 `ioremap()`
适用场景	需要保留但不被分配的内存（如内核镜像）	不需要内核直接访问的内存（如固件区域）

第一步：启动早期从 memblock 中移除（放在 setup_arch 或早期 initcall）

复制代码

#include <linux/memblock.h>

#define MY_MEM_BASE  0x8600000
#define MY_MEM_SIZE  0x1000

static int __init my_board_mem_setup(void)
{
    /* 从 memblock.memory 中彻底移除该区域 */
    memblock_remove(MY_MEM_BASE, MY_MEM_SIZE);

    pr_info("my_board: removed phys [0x%lx-0x%lx] from kernel memory\n",
            (unsigned long)MY_MEM_BASE,
            (unsigned long)(MY_MEM_BASE + MY_MEM_SIZE - 1));
    return 0;
}
early_initcall(my_board_mem_setup);

第二步：在你的驱动中用 ioremap 映射并使用

复制代码

#include <linux/io.h>
#include <linux/module.h>

#define MY_MEM_BASE  0x8600000
#define MY_MEM_SIZE  0x1000

static void __iomem *my_mem;

static int __init my_driver_init(void)
{
    /* 动态创建映射，因为线性映射已不存在 */
    my_mem = ioremap(MY_MEM_BASE, MY_MEM_SIZE);
    if (!my_mem) {
        pr_err("my_driver: ioremap failed\n");
        return -ENOMEM;
    }

    /* 现在可以安全读写这段内存 */
    writel(0xdeadbeef, my_mem);
    pr_info("my_driver: read back: 0x%08x\n", readl(my_mem));

    return 0;
}

static void __exit my_driver_exit(void)
{
    iounmap(my_mem);
}

module_init(my_driver_init);
module_exit(my_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

第一阶段：memblock 管理（boot-time）

此时还没有页表，也没有 struct page 数组。内核通过 memblock.memory 知道"哪些物理内存可用"，通过 memblock.reserved 知道"哪些已被占用"。memblock_remove 的作用对象就是 memblock.memory------把它从"可用内存"集合中删掉。

第二阶段：paging_init 建立线性映射

paging_init 遍历 memblock.memory 中的区域，为每一个区域创建页表项，建立内核线性映射（direct mapping）。只有还在 memblock.memory 里的区域才会被映射。 被 memblock_remove 移除的区域，页表创建时根本不会看到它。

时序要求：

复制代码

early_initcall(my_board_reserve_mem)   ← 必须在这里完成 remove
        ↓
paging_init()                           ← 遍历 memblock.memory 建立页表
        ↓
内存分配器初始化                         ← 基于 memblock.memory 构建可用内存池

如果在 paging_init 之后再调用 memblock_remove，页表已经建好，线性映射已经存在，再移除 memblock.memory 也无法撤销已建立的映射。那段物理内存仍然可以通过 phys_to_virt() 被访问，失去了"不被线性映射"的意义。

MIPS 架构的 boot_memtype 枚举定义在 arch/mips/include/asm/bootinfo.h 中，主要包含以下几类：

枚举值	含义	说明
`BOOT_MEM_RAM`	可用 RAM	内核可以分配和使用的普通内存，是最常见的类型
`BOOT_MEM_ROM_DATA`	ROM 数据区域	存放只读固件数据的区域，内核通常只读访问
`BOOT_MEM_RESERVED`	保留内存	已被占用或专门保留、内核不可使用的区域
`BOOT_MEM_NOMAP`	保留但不映射	保留内存且不建立线性映射（较新内核版本支持）

BOOT_MEM_NOMAP 是在 BOOT_MEM_RESERVED 基础上进一步细分的类型，与之前讨论的 memblock_mark_nomap() 语义对应，表示"内核不仅不能分配，也不应建立线性映射"。

add_memory_region函数

复制代码

void __init add_memory_region(phys_addr_t start, phys_addr_t size, long type);

/* arch/mips/your_board/setup.c */
void __init prom_init_memory(void)
{
    /* 注册 0x10000000 开始的 256MB 为可用 RAM */
    add_memory_region(0x10000000, 0x10000000, BOOT_MEM_RAM);

    /* 注册 PCI MMIO 区域为保留 */
    add_memory_region(LOONGSON_PCI_MEM_START,
                      LOONGSON_PCI_MEM_END - LOONGSON_PCI_MEM_START,
                      BOOT_MEM_RESERVED);
}

5.10 内核可以使用memblock_mark_nomap/memblock_reserve 函数替换，并且在设备树上面加上no-map。