AMD rocr-libhsakmt分析系列3-1 : manageable_aperture的虚拟地址管理

1. 引言

随着异构计算的发展，GPU 作为高性能计算的重要组成部分，其内存管理机制日益复杂。KFD作为 AMD ROCm 平台的核心组件，负责管理 GPU 相关的内存分配、映射与回收。Aperture（孔径）机制是 KFD 内存管理的基础之一，本文将以 reserved_aperture_allocate_aligned 函数为例，系统讲解 KFD 中 aperture 虚拟地址管理的原理与实现。

2 KFD 中 aperture 虚拟地址管理的基本原理

2.1 虚拟地址空间的分割与管理

KFD 采用双向链表管理 aperture 内的已分配区间，每个区间用 vm_area_t 结构体描述，类似于 Linux 内核的 vm_area_struct。未分配的空间即为“hole”，分配时需查找合适的 hole。

2.2 分配与回收的基本流程

• 分配时遍历已分配区间，查找足够大的 hole

• 按需对齐分配起始地址，满足硬件和性能要求

• 分配后更新区间链表，维护空间连续性

• 回收时合并相邻空闲区间，减少碎片

2.3 对齐与性能优化

• 支持多种对齐方式（页对齐、大页对齐、TLB 优化对齐等）

• 针对大块内存自动提升对齐粒度，提升访问效率

• 支持尾部