44、Linux内核内存分配：深入解析与优化策略

Linux内核内存分配：深入解析与优化策略

1. 内存分配中的浪费问题

在使用 kmalloc() 进行内存分配时，会出现内存浪费的情况。例如，当请求1,638,500字节（略超过1.5 MB）时，实际获得2,097,152字节（恰好2 MB），浪费率达27%。随着请求接近分配“边界”或阈值，浪费率会逐渐降低，如降至13%，再降至2%。但当跨越阈值，请求略超过2 MB（2,252,900字节）时，会获得4 MB，浪费率高达86%。

这是因为当请求的内存量超过slab层所能提供的最大尺寸（通常为8 KB）时，slab层会调用页面分配器，而页面分配器存在常见的浪费问题，会分配远超所需的内存。

为避免这种情况，需要反复检查使用slab API进行内存分配的代码，并使用 ksize() 进行测试，以确定实际分配的内存量。

如果需要超过1页的内存，可以考虑使用 alloc_pages_exact()/free_pages_exact() API，这有助于减少浪费。

2. 绘制内存分配浪费图

可以使用 gnuplot 工具根据之前收集的数据绘制图表。具体步骤如下：
1. 对内核模块进行最小修改，使其仅输出要绘制图表的数据，即所需（或请求）的内存分配量（x轴）和运行时的浪费百分比（y轴）。修改后的内核模块代码可在相关GitHub仓库中找到：