核心游记之内存管理 kmem_cache_init

最新推荐文章于 2024-03-03 09:57:58 发布

原创最新推荐文章于 2024-03-03 09:57:58 发布 · 1.1k 阅读

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#cache

本文探讨了系统启动过程中的核心函数start_kernel()的作用及其实现细节。该函数调用了kmem_cache_init()等关键初始化步骤，对于理解操作系统启动流程至关重要。

系统启动函数 asmlinkage void __init start_kernel(void)。

调用 kmem_cache_init();

看代码先....

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Linux内存管理（35）：slub 分配器之kmem_cache_create

私房菜

11-23

961

slub 分配器初始化》一文中我们详细分析了slub 分配的初始化流程，最开始slub 系统没创建好，系统利用了局部变量和，临时创建了两个slab，创建完成后使用将全局变量和管理结构迁入，摆脱静态局部变量管理，至此slub 系统初步形成。紧接着通过创建kmalloc 需要的 slab caches(大概14组)，此时通过更新为UP，标记slub 系统正式创建完成。

Linux内存管理（33）：slub 分配器之__kmem_cache_create

私房菜

11-16

1459

是数据结构 kmem_cache 创建的核心函数，无论是在slab 初始化期间，还是在用户层调用 kmem_cache_create() 创建slab 描述符时，都离不开这个核心函数。为了减少slab 初始化和 kmem_cache_create() 博文的繁琐，我们将该函数单独提出来剖析。本文重点分析slub 分配器中 __kmem_cache_create() 的实现过程。

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优雅的slab内存分配器（二）——slab初始化kmem_cache_init

liuhangtiant的博客

08-01

1943

slab内存分配器初始化有函数kmem_cache_init来完成，本文会详细介绍slab内存分配器的初始化流程。软件架构 kmem_cache_init |-----&gt;kmem_cache = &amp;kmem_cache_boot; | 第一个kmem cache实例，静态定义，不过尚需必须要的初始化 |-----&gt;kmem_cach...

[内核内存] slab分配器3---kmem_cache_init函数源码详解

菁的博客

05-08

921

kmem_cache_init函数源码详解 //mm/slab.c /* * Initialisation. Called after the page allocator have been initialised and * before smp_init(). *slab系统初始化时伙伴系统已经初始化,但在多处理器系统上，启动CPU此时正在运行, 而其他CPU尚未初始化. */ void __init kmem_cache_init(void) { int i; BUILD_BUG_O

[内核内存] slab分配器4---kmem_cache_init_late函数源码详解

菁的博客

05-08

454

slab系统初始化过程中，待所有cpu都完成初始化后，通过调用kmem_cache_init_late来函数完善cache_chain上每个struct kmem_cache实例的cpu缓存机制（包括cpu本地高速缓存和每个节点上的cpu共享缓存shared cache） kmem_cache_init_late() |---list_for_each_entry(cachep, &slab_caches, list)//遍历slab_caches全局链表中每个struct kmem_cache实

linux内存管理之kmem_cache_init

weixin_33897722的博客

02-10

332

之前多多少少接触过cache之类的东西，总觉的很神秘，当然cache就是为了读写内存更高效。比如查看meminfo或者slabinfo的时候，你是否真的对内存机制理解的很清晰？参考内核linux 3.8.13 我们看看调用它的函数接口：点击(此处)折叠或打开 /* ...

内存管理 初始化（五）kmem_cache_init 初始化slab分配器(上)

weixin_33800463的博客

10-04

309

看了下kmem_cache_init，涉及到不同MIGRATE间的buddy system的迁移，kmem_cache的构建，slab分配器头的构建、buddy system的伙伴拆分。对于SMP系统，每个kmem_cache还有各个CPU的arraycache_init，这样每个CPU可以从各自的arraycache_init中获取缓存，如果不足，则从slab分配器中获得；当让slab分配器...

JJJ：kmem_cache_create、kmem_cache_destroy、kmem_cache_alloc、kmem_cache_free用法

engineer0的博客

03-03

642

【代码】JJJ：kmem_cache_create、kmem_cache_destroy、kmem_cache_alloc、kmem_cache_free用法。

Linux内存管理（36）：slub 分配器之kmem_cache_free

私房菜

11-24

981

在博文《slub分配器之kmem_cache_create》中详细分析了使用对外接口申请slab cache 的过程，在博文《slub分配器之kmem_cache_alloc》中详细分析了通过slab cache 分配object 的分配过程，了解了slub 分配器分配内存的快速分配和慢速分配两种方式。本文将重点分析slub 分配对外的第三个接口 kmem_cache_free()，该接口用以释放slub 缓存对象。

kmem_cache_init

wuye110的专栏

10-23

578

新版本的改动： kmem_cache_boot—->cache_cache init_kmem_cache_node—->initkmem_list3 slab_caches———>cache_chain size_index——–>malloc_sizes 主要函数： create_boot_cache(create_kmalloc_cache 实际也是调用这个函数)

kmem_cache 初始化

佛系程序员

03-27

2251

kernel在启动会初始化后备高速缓存,解决了设备驱动中反复分配很多同一块大小内存的效率问题. 我是打算写一个内存管理系统的学习笔记. 从各个模块的初始化开始. 今天是kmem_cache 的初始流程. 网上借图: /* * Set up kernel memory allocators */ static void __init mm_init(void) { /*

linux内存管理 cache,linux内存管理之kmem_cache_init

weixin_33430573的博客

05-04

550

kmem_cache_boot则是：点击(此处)折叠或打开/* internal cache of cache description objs */static struct kmem_cache kmem_cache_boot = {.batchcount = 1,.limit = BOOT_CPUCACHE_ENTRIES, // 默认为 1.shared = 1,.size = siz...

Linux内存管理之slab分配器分析(二初始化 kmem_cache_init)

weixin_39094034的博客

12-11

408

初始化的调用过程：start_kernel()->mm_init()->kmem_cache_init()，下面分析一下具体代码。 /* * Initialisation. Called after the page allocator have been initialised and * before smp_init(). */ void __init kmem_cache_init(void) { size_t left_over; struct cache_

内存管理 初始化（七）kmem_cache_init_late 初始化slab分配器(下)

weixin_33795806的博客

10-05

277

我们知道kmem_cache中对于每CPU都有一个array_cache，已作为每CPU申请内存的缓存. 此函数的目的在于：每个kmem_cache都有一个kmem_list3实例，该实例的shared作为一个kmem_cache上所有CPU的内存申请缓存. 但是在此之前，seup_cpu_cache中对于kmem_cache中array_cache的值初始化体现不出缓存思想，而且对于kmem...

Linux内存管理之slab分配器分析(二初始化 kmem_cache_init_late)

weixin_39094034的博客

12-11

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start_kernel的在mm_init->kmem_cache_init之后，还调用了kmem_cache_init_late函数。该函数接着kmem_cache_init的处理进度，继续展开，如下： void __init kmem_cache_init_late(void) { struct kmem_cache *cachep; /* 6) resize the head arrays to their final sizes */ /× 之前的函数处理到5）

内存管理-SLAB(创建SLAB高速缓存kmem_cache_create())

最新发布

08-27

<think>嗯，用户想了解Linux内核中kmem_cache_create、kmem_cache_alloc和kmem_cache_free这三个核心内存管理函数的使用方法。这个问题涉及内核级内存管理机制，需要深入解释slab分配器的概念。用户可能是个内核开发者或系统程序员，正在学习内核内存优化技术。从问题表述看，ta对基础术语很熟悉，但需要具体使用示例。这三个函数确实是slab分配器的核心接口，用于高效管理频繁分配释放的小对象。先梳理核心概念：kmem_cache_create用于创建专用内存缓存池；kmem_cache_alloc从指定缓存分配对象；kmem_cache_free将对象归还缓存。这比直接使用kmalloc更高效，因为能避免内存碎片和重复初始化开销。特别注意引用[4]中kmem_cache_create的函数原型，包含name/size/align等关键参数。引用[3]展示kmem_cache_alloc的简化调用流程，而引用[1]则显示kmem_cache_free如何通过slab_free实现释放。需要强调错误处理，比如创建失败必须返回NULL检查。用户可能隐含想知道实际应用场景，比如网络栈中sk_buff结构体就常用这种缓存管理。示例代码要体现完整生命周期：创建缓存->分配对象->使用->释放->销毁缓存。参数选择如SLAB_HWCACHE_ALIGN这类标志位也要说明其对齐优化作用。安全方面需提醒：内核内存操作必须谨慎，错误会导致panic。性能方面可补充缓存命中率对效率的影响。最后考虑用户可能的延伸问题，比如NUMA支持或调试机制，在相关问题里预设这些方向。</think>以下是Linux内核中`kmem_cache_create`、`kmem_cache_alloc`和`kmem_cache_free`函数的使用详解： --- ### **1. kmem_cache_create：创建专用内存缓存** 用于为特定类型的数据结构创建高效的内存缓存池，避免频繁分配/释放小对象带来的性能开销。 ```c #include <linux/slab.h> struct kmem_cache *kmem_cache_create( const char *name, // 缓存名称（调试用） unsigned int size, // 缓存对象的字节大小 unsigned int align, // 对齐要求（通常为0） slab_flags_t flags, // 缓存标志（如SLAB_HWCACHE_ALIGN） void (*ctor)(void *) // 构造函数（可为NULL） ); ``` **示例代码：** ```c struct kmem_cache *my_cache; // 创建缓存，对象大小为sizeof(struct my_struct)，按CPU缓存行对齐 my_cache = kmem_cache_create("my_struct_cache", sizeof(struct my_struct), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL); if (!my_cache) { // 错误处理 } ``` **关键点：** - **`SLAB_HWCACHE_ALIGN`**：对象按CPU缓存行对齐，提升访问速度[^4]。 - 失败时返回`NULL`，需检查返回值。 - 通常在模块初始化时创建缓存。 --- ### **2. kmem_cache_alloc：从缓存分配对象** 从指定缓存中分配一个已初始化的内存对象。 ```c void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cache, gfp_t gfp_mask); ``` **参数说明：** - `cache`：由`kmem_cache_create`返回的缓存描述符。 - `gfp_mask`：分配标志（如`GFP_KERNEL`、`GFP_ATOMIC`）。 **示例代码：** ```c struct my_struct *obj; // 从my_cache分配对象（允许睡眠） obj = kmem_cache_alloc(my_cache, GFP_KERNEL); if (!obj) { // 处理分配失败 } // 使用obj... ``` **关键点：** - **`GFP_KERNEL`**：常规分配，可能触发页面回收或休眠[^3]。 - **`GFP_ATOMIC`**：原子分配，用于中断上下文（可能失败）。 --- ### **3. kmem_cache_free：释放对象到缓存** 将对象归还到原始缓存池，供后续重用。 ```c void kmem_cache_free(struct kmem_cache *cache, void *obj); ``` **示例代码：** ```c // 释放不再使用的对象 kmem_cache_free(my_cache, obj); ``` **关键点：** - 对象必须来自同一缓存池[^1]。 - 释放后不可再访问该对象。 --- ### **完整生命周期示例** ```c // 1. 创建缓存 struct kmem_cache *cache = kmem_cache_create("demo", sizeof(struct demo), 0, 0, NULL); // 2. 分配对象 struct demo *obj = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL); if (obj) { // 初始化对象... } // 3. 释放对象 kmem_cache_free(cache, obj); // 4. 销毁缓存（通常在模块退出时） kmem_cache_destroy(cache); ``` --- ### **典型应用场景** 1. **网络栈**：`sk_buff`结构体通过专用缓存管理。 2. **文件系统**：如`inode`、`dentry`对象的快速分配。 3. **驱动开发**：频繁创建/销毁的设备特定数据结构。 --- ### **常见问题与注意事项** 1. **缓存销毁前需释放所有对象**：未释放对象直接销毁缓存会导致内存泄漏。 2. **NUMA优化**：多核系统可使用`kmem_cache_create_usercopy`优化跨节点访问[^4]。 3. **调试支持**：添加`SLAB_POISON`标志可检测内存越界访问。 ---

核心游记之 内存管理 kmem_cache_init

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