Linux内核中的内存分配

最新推荐文章于 2020-11-17 11:12:12 发布

田贝

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分类专栏： Linux内核开发

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本文深入探讨了Linux内存管理的不同方面，包括低端内存和高端内存的分配机制，如何使用页面分配器(__get_free_pages, alloc_pages)及slab分配器进行内存分配，并提供了具体的代码示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

虽然Linux的内存管理相当复杂，但是使用起来还是比较简单的。

Linux内存分配器(__get_free_pages alloc_pages)，基于伙伴系统，其中alloc_pages可以在分配高端内存。而__get_free_pages只能分配低端内存。并且他们分配的内存在物理上都是连续的。使用alloc_pages分配的高端内存需要通过kmap建立映射以获得内核虚拟地址进行访问，而分配的低端内存，因为映射在系统初始化的时候就已经建立，所以可以直接使用page_address宏获得线性地址进行访问。

至于slab分配器，使用alloc_pages在低端内存分配的空间。

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <linux/percpu.h>

static int __init hello_init (void)
{				
	struct page * page; // 页描述符 
	void * ptr;
	struct kmem_cache * kmem_cache;
	
	/* 1.直接使用页面分配器 */
	/* 1.1 分配低端内存*/	
	page = alloc_pages(GFP_KERNEL | GFP_ATOMIC, 1);
	ptr = page_address(page);
	__free_pages(page, 1);

	ptr = __get_free_pages(GFP_KERNEL, 1);
	free_page(ptr);
	
	/* 1.2 分配高端内存 */
	/* 高端内存本身没有映射到内核虚拟空间，
	  * 通过页面分配器分配后必须通过kmap将页面描述符
	  * 对应的高端内存映射至内核空间方可使用*/
	page = alloc_pages(__GFP_HIGHMEM, 1);
	ptr = kmap(page);
	kunmap(page);
	__free_pages(page, 1);		

	/* 2.使用slab分配器分配内存空间 */		
	kmem_cache = kmem_cache_create ("my_slab", 12, 0,0, NULL);
	ptr = kmem_cache_alloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
	kmem_cache_free(kmem_cache, ptr);
	kmem_cache_destroy(kmem_cache);

	/* 3.使用vmalloc在动态影射区分配内存(物理内存可能不连续，分配大块内存)*/
	ptr = vmalloc(1024);
	vfree(ptr);		
	return 0;
}


static void __exit hello_exit (void)
{	
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_AUTHOR("Tian bei");
MODULE_DESCRIPTION("per_cpu_ptr test");
MODULE_LICENSE("GPL");