WinCE中的paging pool

我們知道，在Config.bib配置中，RAM指定的內存區域會被劃分為程序內存和對象存儲。但在使用paging pool時，RAM段要減去paging pool的大小，剩余空間再劃分為程序內存和對象存儲。其中程序內存主要為正在運行的程序保存堆和棧的內容。

那么paging pool是什么呢，使用paging pool有什么好處呢?在查閱了相關資料后談談我的一點認識，如有錯誤，也希望批評指正。(其中參考了Sue Loh的《Paging and the Windows CE Paging Pool》一文，有興趣的可以看一下。)

先看一下paging pool的概念。Paging pool是RAM中reserved的一塊區域。用于存放pageale data(只讀的可執行文件的代碼，數據以及內存映射文件)。如果使用paging pool就會給pageale data所使用的內存設定限制，它還包括將pagable data從內存移出的算法機制。

在WinCE3.0以前的系統，并沒有使用paging pool。這意味著系統對保存pageable data所使用的RAM沒有限制。那么如果運行大量的程序或訪問大量的內存映射文件時，內存使用率就會大大增加，直到系統耗盡內存，這時再分配內存就會失敗。看起來好像內存真的用完了，但實際上還存在大量可以通過page data out從而釋放的空間。最后，當系統到達一個最低內存限制時，kernel就會把所有的pageble的數據全部page out。這樣突然間系統就會出現大量可用內存，你要使用的數據就會通過產生page fault重新page in到內存。但這樣會帶來系統的不穩定。

因此WinCE引入了paging pool。The paging pool limits an amount of pageable memory system can has so it would be less thrashing prone. 使用paging pool，會設置有限的RAM用于存放pageable的data。Pool的size設置太小，這意味著pages可能會被過早地page out，盡管他們仍然在使用，從而引起頻繁的page fault。Pool大小設置得太大，這意味著操作系統將保留更多的內存用于pageable data。這樣就會減少page faults ，因為更多的代碼存儲在paging pool中。但Pool內存將無法被應用程序使用。

在CE 6.0中，虛擬內存的架構改變了，涉及Windows CE的存儲系統的重寫，包括paging pool。CE 6.0的paging pool原理仍然相當簡單，但有一點更加靈活。CE 6.0有兩個paging pools：loader pool用來存放可執行代碼，file pool用于存放所有file-backed memory-mapped文件和CE6.0新增的文件cache過濾器，或者叫cache管理器。以這種方式，OEMs不但可以設置只讀數據的內存使用量，而且可以設置read-write數據的內存使用量了。并且可以分別為代碼和數據設置內存使用的限制。

這兩個pool有幾個參數。主要的參數是target size和maximum size。原理是操作系統總會保證pool擁有至少target數量的內存使用。如果有多余的可用內存，內核允許pool占有多于target的內存。但是當這種情況發生時，內核會喚醒一個低優先級的線程去page out一些數據，重新使pool慢慢降到target以下。采用這種方式，在busy “spikes”內存使用時，比如系統啟動，系統會占用相當多的內存用來存放pagable data。但是在steady-state，系統的pool內存使用量在target上下徘徊。Maximum size為內存消耗設置了硬性的限制。OEMs可以把這個maximum設的很大從而避免pool的限制。OEMs也可以把target和maximum大小設置的相同，從而獲取CE6之前的版本的paging pool的效果。

paging和paging pool是獨立的。不管是不是paging pool都會發生paging。如果你關閉了paging pool，你也就關掉了用于paging的RAM的限制。但是pages仍然可以paging。如果你打開了paging pool，那么就會有限制。只不過對于paging pool，page in的data還可以page out。而對于非paging pool中的data則不會被page out。

ROM中的中的FILES中可執行文件的code和只讀data將會使用pool。可執行文件中的R/W data不能被page out，所以不會使用paging pool。MODULES中的壓縮的可執行文件中的code和只讀data也會使用pool。如果Image是從NOR或者RAM運行，MODULES中未壓縮的可執行文件將直接運行，而不使用pool。NAND中Image中MODULES中的可執行文件將會使用pool。

如果可執行文件被標志為“non-pagable”，則在加載時就會被page到RAM中，不會被page out，直到被卸載。這些Pages不使用pool。你也可以創造些“partially pagable”的可執行文件，通過告訴linker使部分sections non-pagable。一般如果code和data是ISR的一部分，或者在suspend/resume時被調用，或被其他電源管理調用，就不能是pagable的，因為paging會造成系統崩潰或死鎖。如果code和data被IST訪問也不能是pagable，因為paging會影響實時性。

RAM-backed的內存映射文件不會使用Pool。在CE5或更老的版本中，只讀的file-back mapfiles會使用Pool而R/W mapfiles不使用。在CE6中，所有的file-backed mapfiles都使用file pool。并且新的file cache filter(cache manager)會映射所有打開的文件，所以cached file data也使用pool。

在CE5.0中，如果想使用paging pool，只需在Config.bib中定義如下：

#define PAGINGPOOLSIZE 00500000

cbNKPagingPoolSize 00000000 $(PAGINGPOOLSIZE) FIXUPVAR

即把paging pool的size設置為5MB。如果設置為0或者不設置的話，就沒打開paging pool，沒有對存放pageable的data和code的RAM的限制，效果和上面談到的WinCE3.0之前沒有paging pool時一樣。不過建議使用paging pool。Pool的size設置是個難題，過大過小都不合適。不過在CE 6.0中，如果將size設置為0的話，系統就會自動調節cbNKPagingPoolSize，這樣就比較方便了。

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