linux内核中常见内存分配函数

《linux内核中常见内存分配函数》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Linux内核中常见内存分配函数1.原理说明Linux内核中采用了一种同时适用于32位和64位系统的内存分页模型，对于32位系统来说，两级页表足够用了，而在x86_64系统中，用到了四级页表，如图2-1所示。四级页表分别为：l页全局目录(PageGlobalDirectory)l页上级目录(PageUpperDirectory)l页中间目录(PageMiddleDirectory)l页表(PageTable)页全局目录包含若干页上级目录的地址，页上级目录又依次包含若干页中间目录的地址，而页中间目录又包含

2、若干页表的地址，每一个页表项指向一个页框。Linux中采用4KB大小的页框作为标准的内存分配单元。多级分页目录结构1.1.伙伴系统算法在实际应用中，经常需要分配一组连续的页框，而频繁地申请和释放不同大小的连续页框，必然导致在已分配页框的内存块中分散了许多小块的空闲页框。这样，即使这些页框是空闲的，其他需要分配连续页框的应用也很难得到满足。为了避免出现这种情况，Linux内核中引入了伙伴系统算法(buddysystem)。把所有的空闲页框分组为11个块链表，每个块链表分别包含大小为1，2，4，8，16，3

3、2，64，128，256，512和1024个连续页框的页框块。最大可以申请1024个连续页框，对应4MB大小的连续内存。每个页框块的第一个页框的物理地址是该块大小的整数倍。假设要申请一个256个页框的块，先从256个页框的链表中查找空闲块，如果没有，就去512个页框的链表中找，找到了则将页框块分为2个256个页框的块，一个分配给应用，另外一个移到256个页框的链表中。如果512个页框的链表中仍没有空闲块，继续向1024个页框的链表查找，如果仍然没有，则返回错误。页框块在释放时，会主动将两个连续的页框块合

4、并为一个较大的页框块。1.1.slab分配器slab分配器源于Solaris2.4的分配算法，工作于物理内存页框分配器之上，管理特定大小对象的缓存，进行快速而高效的内存分配。slab分配器为每种使用的内核对象建立单独的缓冲区。Linux内核已经采用了伙伴系统管理物理内存页框，因此slab分配器直接工作于伙伴系统之上。每种缓冲区由多个slab组成，每个slab就是一组连续的物理内存页框，被划分成了固定数目的对象。根据对象大小的不同，缺省情况下一个slab最多可以由1024个页框构成。出于对齐等其它方面的要

5、求，slab中分配给对象的内存可能大于用户要求的对象实际大小，这会造成一定的内存浪费。2.常用内存分配函数2.1.__get_free_pagesunsignedlong__get_free_pages(gfp_tgfp_mask,unsignedintorder)__get_free_pages函数是最原始的内存分配方式，直接从伙伴系统中获取原始页框，返回值为第一个页框的起始地址。__get_free_pages在实现上只是封装了alloc_pages函数，从代码分析，alloc_pages函数会分配

6、长度为1<

7、*kmem_cache_create(constchar*name,size_tsize,size_talign,unsignedlongflags,void(*ctor)(void*,structkmem_cache*,unsignedlong),void(*dtor)(void*,structkmem_cache*,unsignedlong))void*kmem_cache_alloc(structkmem_cache*c,gfp_tflags)kmem_cache_create/kmem_cach

8、e_alloc是基于slab分配器的一种内存分配方式，适用于反复分配释放同一大小内存块的场合。首先用kmem_cache_create创建一个高速缓存区域，然后用kmem_cache_alloc从该高速缓存区域中获取新的内存块。kmem_cache_alloc一次能分配的最大内存由mm/slab.c文件中的MAX_OBJ_ORDER宏定义，在默认的2.6.18内核版本中，该宏定义为5，于是一次最多能申请1<<5*4KB也就是128KB的连续