linux内存管理之非连续物理地址分配(vmalloc)
前面我们已经分析了linux如何利用伙伴系统,slab分配器分配内存,用这些方法得到的内存在物理地址上都是连续的,然而,有些时候,每次请求内存时,系统都分配物理地址连续的内存块是不合适的,可以利用小块内存“连接”成大块可使用的内存.这在操作系统设计中也被称为 “内存拼接”,显然,内存拼接在需要较大内存,而内存访问相比之下不是很频繁的情况下是比较有效的. 在linux内核中用来管理内存拼接的接口是vmalloc/vfree.用vmalloc分配得到的内存在线性地址是平滑的,但是物理地址上是非连续的. 一:准备知识: Linux用vm_struct结构来表示vmalloc使用的线性地址.vmalloc所使用的线性地址区间为: VMALLOC_START VMALLOC_END.借用<<Understanding.the.Linux.Kernel.3rd>>中的一副插图,如下示: 从上图中我们可以看到每一个vmalloc_area用4KB隔开,这样做是为了很容易就能捕捉到越界访问, 二:相关的数据结构 下面来分析一下vmalloc area的数据结构: struct vm_struct { void *addr; //虚拟地址 unsigned long size; //vm的大小 unsigned long flags; //vm的标志 struct page **pages; //vm所映射的page unsigned int nr_pages; //page个数 unsigned long phys_addr; //对应的起始物理地址 struct vm_struct *next; //下一个vm.用来形成链表 } 全局变量vmlist用来管理vm构成的链表 全局变量vmlist用于访问vmlist所使用的信号量 对于vm_struct有两个常用的操作: get_vm_area/remove_vm_area get_vm_area:用来分配一个合适大小的vm结构,分配成功之后,将其链入到vmlist中,代码在 mm/vmalloc.c中.如下示: //size为vm的大小 struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags) { //在VMALLOC_START与VMALLOC_END找到一段合适的空间 return __get_vm_area(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END); } //参数说明: //start:起始地址 end:结束地址 size 空间大小 拥有帝国一切，皆有可能。欢迎访问phome.net struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags, unsigned long start, unsigned long end) { struct vm_struct **p, *tmp, *area; unsigned long align = 1; unsigned long addr; //如果指定了VM_IOREMAP.则调整对齐因子 if (flags & VM_IOREMAP) { int bit = fls(size); if (bit > IOREMAP_MAX_ORDER) bit = IOREMAP_MAX_ORDER; else if (bit < PAGE_SHIFT) bit = PAGE_SHIFT; align = 1ul << bit; } //将起始地址按照对齐因子对齐 addr = ALIGN(start, align); //分配一个vm_struct结构空间 area = kmalloc(sizeof(*area), GFP_KERNEL); if (unlikely(!area)) return NULL; //PAGE_SIZE:在i32中为4KB,即上面所说的间隔空洞 size = PAGE_SIZE; if (unlikely(!size)) { kfree (area); return NULL; } write_lock(&vmlist_lock); //遍历vmlist:找到合适大小的末使用空间 for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL ;p = &tmp->next) { //若起始地址落在某一个vm区间,则调整起始地址为vm区间的末尾 if ((unsigned long)tmp->addr < addr) { if((unsigned long)tmp->addr tmp->size >= addr |
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中间是一个 “空洞”.
