genalloc

最新推荐文章于 2025-06-19 14:58:12 发布
转载 最新推荐文章于 2025-06-19 14:58:12 发布 · 781 阅读 · 1

本文深入探讨了内核模块中的genalloc内存分配机制，重点介绍了first-fit和best-fit两种算法。first-fit算法寻找第一个足够大的空闲内存块进行分配，而best-fit则选择最合适的空闲块，尽管后者分配速度较慢，但能有效减少内存碎片。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

转载自  https://www.douban.com/group/topic/47566535/?refer=related

 

内核的genalloc是给一些需要自己维护内存分配的内核模块使用的，如SRAM, TCM, Shared-memory等。它提供了最先适配 fist-fit和最佳匹配 best-fit两种分配算法。 

first-fit 和 best-fit 
这两种都是通过Bitmap来标记内存中每个分配单元的状态，空闲或已分配。 最先分配是将第一个可容纳请求大小的的连续空闲空间分配出去。 最佳分配是将可容纳请求大小的的最小连续空闲空间分配出去。 假设某片内存被划分为10个最小单 元，这两种分配方法演示如下： 

Operation First-fit Best-fit 
Initial state ➀➁➂➃➄➅➆➇➈➉ ➀➁➂➃➄➅➆➇➈➉ 
A: alloc(4) ➊➋➌➍➄➅➆➇➈➉ ➊➋➌➍➄➅➆➇➈➉ 
B: alloc(1) ➊➋➌➍➎➅➆➇➈➉ ➊➋➌➍➎➅➆➇➈➉ 
C: alloc(2) ➊➋➌➍➎➏➐➇➈➉ ➊➋➌➍➎➏➐➇➈➉ 
D: free(A) ➀➁➂➃➎➏➐➇➈➉ ➀➁➂➃➎➏➐➇➈➉ 
E: alloc(2) ➊➋➂➃➎➏➐➇➈➉ ➀➁➂➃➎➏➐➑➒➉ 
F: alloc(4) failed ➊➋➌➍➎➏➐➑➒➉ 
可以看出，这两种方法都会容易产生内存碎片，但Best-fit比First-fit要好一些，当然 这是以牺牲分配速度为代价的。 

genalloc — 通用内存分配器
嵌入式技术博客
02-02 7486
genalloc 是 linux 内核提供的通用内存分配器，源码位于 lib/genalloc.c。这个分配器为独立于内核以外的内存块提供分配方法，采用的是最先适配原则，android 最新的ION 内存管理器对 ION_HEAP_TYPE_CARVEOUT 类型的内存就是采用的这个分配器。 1、基础数据结构 首先看下分配器用到的几个数据结构，struct gen_pool 用来描述一个内存
c语言 m文件是什么,M文件扩展名 - 什么是.m以及如何打开？ - ReviverSoft
weixin_39929595的博客
05-23 6882
你在这里因为你有，有一个文件扩展名结尾的​​文件.m.文件与文件扩展名.m只能通过特定的应用程序推出。这有可能是.m文件是数据文件，而不是文件或媒体，这意味着他们并不是在所有观看。什么是一&nbsp.m&nbsp文件？这些文件主要是被称为Objective-C语言实现的文件，他们是由苹果在开发档案类别开发。 M档通常是指由各种程序写在Objective-C中的类的实现文...
C 语言基础入门教程：从 0 到 1 掌握编程逻辑
2301_80324002的博客
06-19 1716
C语言作为计算机编程基础语言，由Dennis Ritchie在贝尔实验室开发，具有高效、灵活、可移植等特点，广泛应用于操作系统、嵌入式开发和游戏开发等领域。文章介绍了C语言开发环境搭建（包括GCC、Clang编译器和Dev-C++、Code::Blocks等IDE），详细讲解基础语法如数据类型、变量、运算符和控制结构，并深入解析函数参数传递、递归调用以及数组指针等核心概念，为学习计算机系统原理和其他高级语言奠定基础。
Linux Kernel编程 --- genalloc原理
huofengfeihu的博客
03-03 1964
参考链接： https://www.douban.com/group/topic/47566535/ http://blog.chinaunix.net/uid-20321537-id-1966893.html http://www.alivepea.me/kernel/kernel-genalloc/
Linux通用内存分配器genalloc
bin_linux96的专栏
12-28 2302
内核的genalloc是给一些需要自己维护内存分配的内核模块使用的，如SRAM, TCM, Shared-memory,ION等，内存可以通过预留，或者从伙伴系统分配，然后添加到memory pool。 它提供了最先适配 fist-fit和最佳匹配 best-fit两种分配算法。 irst-fit 和 best-fit 这两种都是通过Bitmap来标记内存中每个分配单元的状态，空闲或已分配。 最...
磁盘缓存和内存缓存的区别
Android developer.
08-23 2万+
内存缓存高速缓存（英语：cache，英语发音：/kæʃ/ kash [1][2][3]，简称缓存），其原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器（RAM）快的一种RAM，通常它不像系统主存那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术。原理 Cache一词来源于1967年的一篇电子工程期刊论文。其作者将法语词“cache”赋予“safekeeping storage”的涵义，用于电脑工程领域
sql注入详解
m0_67392811的博客
06-12 6590
目录前言? ?一、漏洞原因分析二、漏洞危害三、sql注入防范四、如何挖掘sql注入漏洞五、常见的注入手法联合查询(union注入)报错注入基于布尔的盲注基于时间的盲注HTTP头注入宽字节注入堆叠查询二阶注入六、sql注入getshell的几种方式结构化查询语言（Structured Query Language，缩写：SQL），是一种特殊的编程语言，用于数据库中的标准数据查询语言。SQL注入（SQL Injection）是一种常见的Web安全漏洞，主要形成的原因是在数据交互中，前端的数据传入到后台处理时，没
C + +
weixin_57039874的博客
04-20 6801
仿照string 完成 myString 类。
cache 的基本概念
qq_39876540的博客
03-01 2378
cache 是学习 ACE 协议的基础，是 CPU 结构中重要的组成部分。
什么是缓冲区（buffer），什么是缓存（cache）
热门推荐
顺其自然~专栏
11-17 6万+
缓冲区是内存空间的一部分在内存空间中预留了一定的存储空间，这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据缓冲区根据其对应的是输入设备还是输出设备，分为输入缓冲区和输出缓冲区。比如我们从磁盘里取信息，我们先把读出的数据放在缓冲区，计算机再直接从缓冲区中取数据，等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作，故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度又比如，我们使用打印机打印文档，由于打印机的打印速度相对较慢，我们先把文档输出到打印机相应的缓冲区。
什么是cache？为什么需要cache？cache存在的合理性
KUNPLAYBOY的博客
04-17 8270
文章目录为什么需要cache？为什么从cache里面读取就能提高cpu的数据处理效率？cache存在的合理性程序的局部性原理什么是cache？cache的工作流程如何写出提高 Cache 命中率的代码？结尾 为什么需要cache？ ．．这里用一句话概括，CPU的数据处理速度，远远高于从内存中读取数据的速度，也就是说，如果CPU直接从内存中读取数据进行处理，CPU很长一段时间会用在等待数据读取完毕，这显示十分浪费CPU资源的。所以通过cache来缓存一部分数据，CPU读取数据时，先从cache里面找，从而提
Cache 的基本概念与工作原理
优快云博客
05-06 3万+
cache 英 [kæʃ] 美 [kæʃ] n. 隐藏物(如武器);(秘密)贮存物;高速缓冲存储器 v. 匿藏，隐藏(尤指武器);把(数据)存入高速缓冲存储器;高速缓存 1.背景知识 随着 CPU 技术的飞速发展，常用的处理器飞奔在越来越高的频率之上，虽然处理器的速度越来越快，但是与之相匹配的存储器的速度却没有获得相应的提升，这大大限制了 CPU 的处理性能。而我们本系列文档所介绍...
C语言基础知识
qq_63431486的博客
12-04 2292
C基础
C语言快速入门-C语言基础知识
阿博的博客
03-29 1118
这个c语言入门，目标人群是有代码基础的，例如你之前学过javaSE，看此文章可能是更有帮助，会让你快速掌握他们之间的差异，文章内容大部分都是泛谈，详细的部分我会在之后时间发布，我也在慢慢学习，勉励同志们。   随后时间我会发布C语言详细（进阶版），数据结构，C++等的文章，喜欢的可以一起讨论。
【转】oracle中的NULL、''(空字符串)以及'_'(空格)
weixin_30835933的博客
07-11 1966
　　在Oracle中使用null，''（空字符串），'_'（空格）时，有没有遇到问题？产生疑惑？ 1、NULL和''（空字符串）是一个意思 　　注：为了便于区分空字符串和空格，下面的示例均以'_'代表空格。 　　举个例子： 1 --建表 2 create table tbl_a (col_a varchar2(1), col_b int); 3 ...
C# 三种用控制台从键盘获取输入的方法
Fish_dive的博客
10-18 2万+
C# 三种用控制台从键盘获取输入的方法 //1 //Console.Read(); //作用：得到键盘输入的ASC码 默认int类型 （读取一行，直到按下回车） int i = Console.Read()-48; //直接使用 //2 //Console.ReadKey().KeyChar /*作用：得到键盘输入的一个字符，默认char类型 可以赋给int double char（立即反应，没有缓冲区） * char类型不进行强制类型转换的话，不能直接减去一个数字。 * 但是char类型，在Cons
Linux内核代码需要如何修改，系统才能创建/dev/dma_heap/reserved-uncached 设备
最新发布
07-17
<think>我们正在处理一个关于修改Linux内核以创建特定设备文件（/dev/dma_heap/reserved-uncached）的问题。首先，我们需要理解DMA-BUF堆子系统，因为/dev/dma_heap/*设备文件通常与DMA-BUF堆有关。 步骤： 1. 了解DMA-BUF堆：DMA-BUF堆是用于分配内存缓冲区（DMA缓冲区）的框架，这些缓冲区可以在不同设备或驱动之间共享。每个堆由一个设备文件表示（如/dev/dma_heap/system）。 2. 目标：创建一个名为“reserved-uncached”的堆，该堆使用保留内存（reserved memory）并且是非缓存的（uncached）。 3. 修改内核代码： a. 添加一个新的堆实现（通常在内核源码的drivers/dma-buf/heaps/目录下）。 b. 配置该堆使用保留内存区域（可能通过设备树或内核命令行预留内存）。 c. 设置该堆分配的内存为非缓存。 4. 实现步骤： - 在内核的drivers/dma-buf/heaps/目录下创建一个新的堆驱动，例如reserved_uncached_heap.c。 - 实现堆的创建、分配和释放等操作。 - 在堆的初始化函数中，将堆注册到DMA-BUF堆框架中。 5. 保留内存：通常，保留内存可以通过设备树（Device Tree）或内核命令行（如memmap=）预留。然后在内核驱动中获取这块内存区域。 6. 非缓存属性：在分配内存时，使用dma_alloc_attrs并设置DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING和DMA_ATTR_NON_CONSISTENT等属性，或者使用ioremap_nocache来映射物理内存。 7. 编译并加载该驱动。 详细步骤： 1. 创建堆驱动文件： 在drivers/dma-buf/heaps/目录下创建reserved_uncached_heap.c。 2. 实现堆操作： - 定义堆的结构体，包含dma_heap结构。 - 实现分配函数（allocate），在该函数中分配保留内存并设置非缓存属性。 3. 获取保留内存： 使用of_reserved_mem_device_init()（如果通过设备树预留）或者使用memblock分配器获取预留内存。 4. 非缓存内存分配： 使用dma_alloc_attrs()函数，并设置DMA_ATTR_NON_CONSISTENT和DMA_ATTR_NO_KERNEL_MAPPING，或者使用dma_alloc_from_contiguous()和dma_alloc_writecombine()（具体取决于架构和需求）。 5. 注册堆： 在模块初始化函数中，调用dma_heap_add()注册堆。 6. 修改Kconfig和Makefile： 在drivers/dma-buf/heaps/Kconfig中添加新堆的配置选项，在Makefile中添加编译条目。 7. 配置设备树（可选）： 如果需要通过设备树指定保留内存区域，则添加相应的节点。 8. 编译内核模块或整个内核。 9. 测试：加载模块后，检查/dev/dma_heap/reserved-uncached是否出现，并使用测试程序分配内存。 注意：由于内核版本不同，具体实现细节可能有所变化。以下是一个基于Linux 5.10及以上版本的示例代码框架。 示例代码（reserved_uncached_heap.c）: ```c #include <linux/dma-heap.h> #include <linux/dma-mapping.h> #include <linux/err.h> #include <linux/genalloc.h> #include <linux/io.h> #include <linux/mm.h> #include <linux/module.h> #include <linux/of_reserved_mem.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/slab.h> struct reserved_uncached_heap { struct gen_pool *pool; phys_addr_t base; size_t size; }; static struct dma_heap *heap; static int reserved_uncached_heap_allocate(struct dma_heap *heap, unsigned long len, unsigned long fd_flags, unsigned long heap_flags) { // 实现分配函数，这里需要分配保留内存并设置为非缓存 // 使用gen_pool_alloc从预留内存池中分配内存 // 然后使用dma_map_single_attrs设置非缓存属性 // 最后将内存导出为DMA-BUF // 由于代码较长，这里只给出框架 return -ENOTSUPP; // 实际实现需要完成 } static const struct dma_heap_ops reserved_uncached_heap_ops = { .allocate = reserved_uncached_heap_allocate, }; static int rmem_reserved_uncached_device_init(struct reserved_mem *rmem, struct device *dev) { // 初始化设备，将保留内存关联到设备 struct reserved_uncached_heap *res_heap; int ret; res_heap = devm_kzalloc(dev, sizeof(*res_heap), GFP_KERNEL); if (!res_heap) return -ENOMEM; res_heap->base = rmem->base; res_heap->size = rmem->size; // 创建gen_pool，用于管理预留内存 res_heap->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1); if (!res_heap->pool) { dev_err(dev, "Failed to create gen pool\n"); return -ENOMEM; } ret = gen_pool_add_virt(res_heap->pool, (unsigned long)phys_to_virt(res_heap->base), res_heap->base, res_heap->size, -1); if (ret) { dev_err(dev, "Failed to add memory to pool\n"); gen_pool_destroy(res_heap->pool); return ret; } dev_set_drvdata(dev, res_heap); return 0; } static void rmem_reserved_uncached_device_release(struct reserved_mem *rmem, struct device *dev) { // 清理 } static const struct reserved_mem_ops rmem_ops = { .device_init = rmem_reserved_uncached_device_init, .device_release = rmem_reserved_uncached_device_release, }; static int __init reserved_uncached_heap_init(void) { struct dma_heap_export_info exp_info = { .name = "reserved-uncached", .ops = &reserved_uncached_heap_ops, .priv = NULL, // 这里可以传递私有数据 }; heap = dma_heap_add(&exp_info); if (IS_ERR(heap)) return PTR_ERR(heap); return 0; } module_init(reserved_uncached_heap_init); static void __exit reserved_uncached_heap_exit(void) { dma_heap_put(heap); } module_exit(reserved_uncached_heap_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); ``` 注意：以上代码仅为框架，实际分配函数需要完善，包括分配内存、创建DMA-BUF、设置非缓存属性等。 设备树配置示例： ``` reserved-memory { #address-cells = <2>; #size-cells = <2>; ranges; reserved_uncached_region: reserved-uncached@80000000 { compatible = "reserved-memory-region"; reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x10000000>; // 256MB no-map; }; }; reserved_uncached_heap: reserved-uncached-heap { compatible = "reserved-memory-region"; memory-region = <&reserved_uncached_region>; }; ``` 然后，在驱动中需要解析设备树节点，获取内存区域。 由于实现较为复杂，且需要根据具体硬件和内核版本调整，建议参考内核中现有的堆实现（如system_heap、cma_heap等）。 相关问题： 1. 如何在内核中预留内存区域？ 2. 如何在内核中分配非缓存内存？ 3. DMA-BUF堆框架的基本结构是什么？ 4. 如何在内核模块中创建设备文件？ 5. 如何测试新创建的DMA-BUF堆？</think>要修改 Linux 内核以创建 `/dev/dma_heap/reserved-uncached` 设备文件，需要在内核 DMA-BUF 堆子系统中添加新的堆实现。以下是详细步骤： --- ### 一、添加新的堆实现 1. **创建堆驱动文件** 在 `drivers/dma-buf/heaps/` 目录下新建 `reserved_uncached_heap.c`： ```c #include <linux/dma-heap.h> #include <linux/dma-mapping.h> #include <linux/err.h> #include <linux/genalloc.h> #include <linux/module.h> #include <linux/of_reserved_mem.h> #include <linux/platform_device.h> #include <linux/slab.h> struct reserved_uncached_heap { struct gen_pool *pool; phys_addr_t base; size_t size; }; static int reserved_uncached_allocate(struct dma_heap *heap, unsigned long len, unsigned long fd_flags, unsigned long heap_flags) { struct reserved_uncached_heap *ru_heap = dma_heap_get_drvdata(heap); unsigned long offset = gen_pool_alloc(ru_heap->pool, len); if (!offset) return -ENOMEM; // 创建 DMA-BUF（此处简化，实际需实现完整 dma_buf 操作） return dma_heap_add_buf(heap, ru_heap->base + offset, len); } static const struct dma_heap_ops reserved_uncached_ops = { .allocate = reserved_uncached_allocate, }; static int reserved_uncached_heap_probe(struct platform_device *pdev) { struct reserved_uncached_heap *ru_heap; struct dma_heap_export_info exp_info = { .name = "reserved-uncached", .ops = &reserved_uncached_ops, .priv = NULL }; ru_heap = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*ru_heap), GFP_KERNEL); if (!ru_heap) return -ENOMEM; // 从设备树获取预留内存区域 if (of_reserved_mem_device_init(&pdev->dev)) return -ENODEV; ru_heap->base = devm_memremap(&pdev->dev, ...); // 映射物理地址 ru_heap->size = ...; // 获取大小 ru_heap->pool = gen_pool_create(PAGE_SHIFT, -1); gen_pool_add_virt(ru_heap->pool, (unsigned long)ru_heap->base, ru_heap->base, ru_heap->size, -1); exp_info.priv = ru_heap; dma_heap_add(&exp_info); return 0; } static const struct of_device_id reserved_uncached_of_match[] = { { .compatible = "reserved-uncached-heap" }, {} }; MODULE_DEVICE_TABLE(of, reserved_uncached_of_match); static struct platform_driver reserved_uncached_driver = { .driver = { .name = "reserved_uncached_heap", .of_match_table = reserved_uncached_of_match, }, .probe = reserved_uncached_heap_probe, }; module_platform_driver(reserved_uncached_driver); ``` 2. **设置非缓存属性** 在分配函数中添加内存属性： ```c static int reserved_uncached_allocate(...) { // ... pgprot_val(pgprot) &= ~_PAGE_CACHE_MASK; pgprot_val(pgprot) |= _PAGE_UNCACHED; // 架构相关（如 x86） // 或使用 set_memory_uc() 设置非缓存 } ``` --- ### 二、配置内核编译 1. **修改 Makefile** 在 `drivers/dma-buf/heaps/Makefile` 添加： ```makefile obj-$(CONFIG_DMABUF_HEAPS_RESERVED_UNCACHED) += reserved_uncached_heap.o ``` 2. **添加 Kconfig 选项** 在 `drivers/dma-buf/heaps/Kconfig` 添加： ```kconfig config DMABUF_HEAPS_RESERVED_UNCACHED tristate "Reserved Uncached DMA-BUF Heap" depends on DMABUF_HEAPS help Heap for reserved uncached memory allocations. ``` 3. **编译内核** ```bash make menuconfig # 启用 DMABUF_HEAPS_RESERVED_UNCACHED make -j$(nproc) ``` --- ### 三、设备树配置 在设备树中声明预留内存区域： ```dts reserved-memory { #address-cells = <2>; #size-cells = <2>; ranges; reserved_uncached: reserved-uncached@80000000 { compatible = "reserved-memory-region"; reg = <0x0 0x80000000 0x0 0x10000000>; // 256MB no-map; }; }; reserved_uncached_heap: reserved-uncached-heap { compatible = "reserved-uncached-heap"; memory-region = <&reserved_uncached>; }; ``` --- ### 四、验证设备文件 1. 启动新内核后，检查设备文件： ```bash ls -l /dev/dma_heap/reserved-uncached # 输出应显示字符设备 ``` 2. 使用测试工具分配内存： ```bash dmabuf-heap-test -d reserved-uncached -s 4096 ``` --- ### 关键注意事项 1. **内存管理**：需确保预留内存不被内核其他部分占用（通过 `reserved-memory` 节点）。 2. **缓存一致性**：非缓存内存需手动处理同步（如 `dma_sync_single_for_device()`）[^1]。 3. **架构适配**：非缓存属性设置（如 `_PAGE_UNCACHED`）需根据 CPU 架构调整。 4. **DMA-BUF 框架**：完整实现需补充 `dma_buf_ops` 操作集（如 `mmap`, `release`）。 [^1]: 参考内核文档 `Documentation/core-api/dma-api.rst` 和 `Documentation/devicetree/bindings/reserved-memory/reserved-memory.txt`。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值