Поле

— это количество процессов, которые используют данное адресное пространство. Например, если одно и то же адресное пространство совместно используется двумя потоками, то значение поля равно двум. Поле  — это основной счетчик использования структуры . Наличие пользователей структуры, которым соответствует поле , приводит к увеличению счетчика на единицу. В предыдущем примере значение поля равно единице. Когда значение поля становится равным нулю (т.е. когда два потока завершатся), только тогда значение поля уменьшается на единицу. Когда значение поля mm_count становится равным нулю, то на соответствующую структуру больше нет ссылок, и она освобождается, Поддержка двух счетчиков позволяет ядру отличать главный счетчик использования () от количества процессов, которые используют данную структуру ().

Поля

и — это два различных контейнера данных, которые содержат одну и ту же информацию: информацию обо всех областях памяти в соответствующем адресном пространстве. В первом контейнере эта информация хранится в виде связанного списка, а во втором — в виде красно-черного бинарного дерева. Поскольку красно-черное дерево — это разновидность бинарного дерева, то, как и для всех типов бинарного дерева, количество операций поиска заданного элемента в нем равно О(log(n)). Более детальное рассмотрение красно-черных деревьев найдете в разделе "Списки и деревья областей памяти".

Хотя обычно в ядре избегают избыточности, связанной с введением нескольких структур для хранения одних и тех же данных, тем не менее в данном случае эта избыточность очень кстати. Контейнер

— это связанный список, который позволяет очень быстро проходить по всем элементам. С другой стороны, контейнер — это красно-черное дерево, которое очень хорошо подходит для поиска заданного элемента. Области памяти будут рассмотрены в этой главе несколько ниже,

Все структуры

объединены в двухсвязный список с помощью нолей . Первым элементом этого списка является дескриптор памяти , который является дескриптором памяти процесса init. Этот список защищен от конкурентного доступа с помощью блокировки , которая определена в файле . Общее количество дескрипторов памяти хранится в глобальной целочисленной переменной , которая определена в том же файле.

Указатель на дескриптор памяти, выделенный для какой-либо задачи, хранится в поле

дескриптора процесса этой задачи. Следовательно, выражение позволяет получить дескриптор памяти текущего процесса. Функция используется для копирования дескриптора родительского процесса в дескриптор порожденного процесса во время выполнения вызова . Структура выделяется из слябового кэша с помощью макроса . Это реализовано в файле . Обычно каждый процесс получает уникальный экземпляр структуры и соответственно уникальное адресное пространство.

Процесс может использовать одно и то же адресное пространство совместно со своими порожденными процессами, путем указания флага

при выполнении вызова . Такие процессы называются потоками. Вспомните из материала главы 3, "Управление процессами", что в операционной системе Linux в этом и состоит единственное существенное отличие между обычными процессами и потоками. Ядро Linux больше никаким другим образом их не различает. Потоки с точки зрения ядра — это обычные процессы, которые просто совместно используют некоторые общие ресурсы.

В случае, когда указан флаг

, макрос не вызывается, а в поле mm дескриптора порожденного процесса записывается значение указателя на дескриптор памяти родительского процесса. Это реализовано с. помощью следующего оператора ветвления в функции .

Когда процесс, связанный с определенным адресным пространством, завершается, то вызывается функция

. Эта функция выполняет некоторые служебные действия и обновляет некоторую статистическую информацию. Далее вызывается функция , которая уменьшает на единицу значение счетчика количества пользователей для дескриптора памяти. Когда значение счетчика количества пользователей становится равным нулю, то вызывается функция , которая уменьшает значение основного счетчика использования . Когда и этот счетчик использования наконец достигает нулевого значения, то вызывается функция , которая возвращает экземпляр структуры в слябовый кэш с помощью вызова функции , поскольку дескриптор памяти больше не используется.

Потоки пространства ядра не имеют своего адресного пространства процесса и, следовательно, связанного с ним дескриптора памяти. Значение поля

для потока пространства ядра равно . Еще одно определение потока ядра — это процесс, который не имеет пользовательского контекста.

Отсутствие адресного пространства— хорошее свойство, поскольку потоки ядра вообще не обращаются к памяти в пространстве пользователя (действительно, к какому адресному пространству им обращаться?). Поскольку потоки ядра не обращаются к страницам памяти в пространстве пользователя, им вообще не нужен дескриптор памяти и таблицы страниц (таблицы страниц обсуждаются дальше в этой главе). Несмотря на это, потокам пространства ядра все же нужны некоторые структуры данных, такие как таблицы страниц, чтобы обращаться к памяти ядра. Чтобы обеспечить потоки ядра всеми данными без необходимости тратить память на дескриптор памяти и таблицы страниц, а также процессорное время на переключение на новое адресное пространство и так далее, каждый поток ядра использует дескриптор памяти задания, которое выполнялось перед ним.