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[[분류: 리눅스 커널]]

== Linux struct page 개요 ==
struct page는 Linux 케네어에서 물리 메모리 페이지를 관리하는 구조체이다. 각 물리 페이지마다 struct page 구조체가 존재하며, 4KB페이지마다 하나씩 존재해서, 물리 메모리에 대한 메타데이터를 저장한다. 최신 리눅스 커널에서는 Folio라는 [[Huge page]]를 위한 구조체로 한번더 감싸서, 개발자에게 Page folio에 따른 통일된 메타데이터 관리를 제공한다.

== struct page의 역할 ==
# 물리 메모리 관리: 각 페이지의 상황(Active, Swapped, Numa allocation등등)을 추적
# 각 프로세스 주소 공간과의 매핑: 각 페이지가 프로세스 각자공간과 [[VMA struct]]와 어떤 관련이 있는지, rmap을 통해서 추적
# I/O 버퍼 관리: 페이지가 파일 시스템 또는 블록 디바이스에서 사용되는 경우, Page cache관리
# Huge Page 및 NUMA 지원: Transparent Huge Page(THP), HugeTLB, NUMA 등의 메타데이터 저장

== struct page 구조체 ==
케네어 버전에 따라 struct page의 구현이 다르지만, 다음의 핵심이 되는 필드를 가지고 있음.
<syntaxhighlight lang=c>
struct page {
    unsigned long flags; /* 페이지 상태 플래그 */
    union {
        struct {    /* Page cache and anonymous pages */
            union {
                struct list_head lru;  /* LRU 리스트 연결 */
                struct list_head buddy_list;
            };
            struct address_space *mapping; /* 페이지가 속한 매핑 */
            union {
                pgoff_t index; /* 파일에서의 페이지 오프셋 */
                unsigned long share; /* FSDAX에서 공유 카운트 */
            };
            unsigned long private; /* 추가적인 페이지 관련 정보 */
        };
        struct {    /* Tail pages of compound page */
            unsigned long compound_head; /* Compound Page의 헤드 */
        };
        struct {    /* ZONE_DEVICE pages */
            struct dev_pagemap *pgmap;
            void *zone_device_data;
        };
        struct rcu_head rcu_head; /* RCU 해제용 필드 */
    };
    union {
        atomic_t _mapcount; /* Userspace 매핑된 페이지의 PTE 개수 추적 */
        unsigned int page_type; /* slab이 아니고 userspace 매핑이 없을 경우 용도 추적 */
    };
    atomic_t _refcount; /* 페이지 참조 카운트 */
};
</syntaxhighlight>

=== 필드 설명 ===
* flags: 페이지의 상태를 나타내는 플래그로, PG_locked, PG_dirty, PG_uptodate 등의 플래그가 설정된다.
* lru/buddy_list: 페이지가 LRU(Least Recently Used) 리스트에서 관리될 때 사용된다/Buddy Allocator 시스템에서 사용된다.
* mapping: 페이지가 파일 매핑이면, 해당 파일의 address_space 구조체를 가르키고, 만약 anonymous page면 reverse mapping을 가르킨다.
* index/share: I/O 버퍼 캐시 또는 파일 시스템 관련 정보 저장 용도로 된다.
* private: Buffer cache, swap buffer등 내부적인 목적으로 사용된다.
* compound_head: Transparent Huge Pages (THP) 및 HugeTLB를 지원하기 위한 필드이다. Compound Page의 경우, folio에서 첫번째 페이지를 가르킨다.
* pgmap: ZONE_DEVICE 메모리에서 사용되는 필드로, 해당 페이지가 특정 디바이스 메모리에 속해 있을 경우 pgmap과 zone_device_data를 이용해 추가 정보를 저장한다.
* rcu_head: RCU(읽기-복사 업데이트) 메커니즘을 사용할 때 사용하는 필드이다.

=== Reference 관련 필드 ===
* mapcount (페이지가 매핑된 프로세스 개수)
** 이 HugePage를 매핑한 프로세스의 개수
** 각 프로세스가 mmap() 또는 fork()로 공유할 경우 증가
** Unmap 시 감소
** folio_mapcount()를 통해 확인 
* _refcount (페이지 참조 횟수)
** 이 HugePage를 참조하는 총 개수
** get_page() / put_page() 호출 시 변경됨
** 보통 mapcount보다 크거나 같음 (커널 내부 참조 포함)
* entire_mapcount (전체 매핑 개수)
** 2MB HugePage를 각 PTE/PMD에 대해 참조된 개수
** mapcount는 프로세스 개수지만, entire_mapcount는 PTE 기준
* nr_pages_mapped (할당된 페이지 개수)
** 이 folio 내에서 실제로 매핑된 sub-page 수
** 일반적으로 nr_pages_mapped = folio_nr_pages(folio) * mapcount