linux内存管理之非连续物理地址分配(vmalloc)Linux认证考试

文章作者 100test 发表时间 2009:10:22 22:01:03
来源 100Test.Com百考试题网


  前面我们已经分析了linux如何利用伙伴系统,slab分配器分配内存,用这些方法得到的内存在物理地址上都是连续的,然而,有些时候,每次请求内存时,系统都分配物理地址连续的内存块是不合适的,可以利用小块内存“连接”成大块可使用的内存.这在操作系统设计中也被称为 “内存拼接”,显然,内存拼接在需要较大内存,而内存访问相比之下不是很频繁的情况下是比较有效的.

  在linux内核中用来管理内存拼接的接口是vmalloc/vfree.用vmalloc分配得到的内存在线性地址是平滑的,但是物理地址上是非连续的.

  一:准备知识:

  Linux用vm_struct结构来表示vmalloc使用的线性地址.vmalloc所使用的线性地址区间为: VMALLOC_START VMALLOC_END.借用<.<.Understanding.the.Linux.Kernel.3rd>.>.中的一副插图,如下示:

  从上图中我们可以看到每一个vmalloc_area用4KB隔开,这样做是为了很容易就能捕捉到越界访问,因为中间是一个 “空洞”.

  二:相关的数据结构

  下面来分析一下vmalloc area的数据结构:

  struct vm_struct {

  void *addr. //虚拟地址

  unsigned long size. //vm的大小

  unsigned long flags. //vm的标志

  struct page **pages. //vm所映射的page

  unsigned int nr_pages. //page个数

  unsigned long phys_addr. //对应的起始物理地址

  struct vm_struct *next. //下一个vm.用来形成链表

  }

  全局变量vmlist用来管理vm构成的链表

  全局变量vmlist用于访问vmlist所使用的信号量

  对于vm_struct有两个常用的操作: get_vm_area/remove_vm_area

  get_vm_area:用来分配一个合适大小的vm结构,分配成功之后,将其链入到vmlist中,代码在 mm/vmalloc.c中.如下示:

  //size为vm的大小

  struct vm_struct *get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags)

  {

  //在VMALLOC_START与VMALLOC_END找到一段合适的空间

  return __get_vm_area(size, flags, VMALLOC_START, VMALLOC_END).

  }

  //参数说明:

  //start:起始地址 end:结束地址 size 空间大小

  struct vm_struct *__get_vm_area(unsigned long size, unsigned long flags,

  unsigned long start, unsigned long end)

  {

  struct vm_struct **p, *tmp, *area.

  unsigned long align = 1.

  unsigned long addr.

  //如果指定了VM_IOREMAP.则调整对齐因子

  if (flags &. VM_IOREMAP) {

  int bit = fls(size).

  if (bit >. IOREMAP_MAX_ORDER)

  bit = IOREMAP_MAX_ORDER.

  else if (bit <. PAGE_SHIFT)

  bit = PAGE_SHIFT.

  align = 1ul <.<. bit.

  }

  //将起始地址按照对齐因子对齐

  addr = ALIGN(start, align).

  //分配一个vm_struct结构空间

  area = kmalloc(sizeof(*area), GFP_KERNEL).

  if (unlikely(!area))

  return NULL.

  //PAGE_SIZE:在i32中为4KB,即上面所说的间隔空洞

  size = PAGE_SIZE.

  if (unlikely(!size)) {

  kfree (area).

  return NULL.

  }

  write_lock(&.vmlist_lock).

  //遍历vmlist:找到合适大小的末使用空间

  for (p = &.vmlist. (tmp = *p) != NULL .p = &.tmp->.next) {

  //若起始地址落在某一个vm区间,则调整起始地址为vm区间的末尾

  if ((unsigned long)tmp->.addr <. addr) {

  if((unsigned long)tmp->.addr tmp->.size >.= addr)

  addr = ALIGN(tmp->.size

  (unsigned long)tmp->.addr, align).

  continue.

  }

  //size addr <. addr ?除非size == 0

  if ((size addr) <. addr)

  goto out.

  //中间的空隙可以容纳下size大小的vm.说明已经找到了这样的一个vm

  if (size addr <.= (unsigned long)tmp->.addr)

  goto found.

  //调整起始地址为vm的结束地址

  addr = ALIGN(tmp->.size (unsigned long)tmp->.addr, align).

  //如果超出了范围

  if (addr >. end - size)

  goto out.

  }

  found:

  //找到了合适大小的空间,将area->.addr赋值为addr,然后链入vmlist中

  area->.next = *p.

  *p = area.

  area->.flags = flags.

  area->.addr = (void *)addr.

  area->.size = size.

  area->.pages = NULL.

  area->.nr_pages = 0.

  area->.phys_addr = 0.

  write_unlock(&.vmlist_lock).

  return area.

  out:


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