Linux设备驱动程序 之 get_free_page

get_free_page

如果模块需要分配大块的内存,使用面向页的分配会有很多优点;

 

分配页面可使用下面的函数:

返回指向新页面的指针并将页面清零;

返回指向新页面的指针,不清零页面;

分配若干(物理连续的)页面,并返回指向该内存区域第一个字节的指针,不清零页面;其中order是要分配的页面数以2为底的对数,例如,0表示一个页面,3表示8个页面;get_order函数使用一个整数参数,可根据宿主平台的大小返回order值,可允许的最大的order值是10或者11(对应于1024或者2048个页),这依赖于体系结构;

 

当程序不需要使用页面时,可以使用下面的函数之一来释放它们;

如果试图释放和先前分配数目不等的页面,内存映射关系就会被破坏,随后系统就会出错;

 

只要符合和kmalloc同样的规则,get_free_pages和其他函数都可以在任何时间调用;某些情况下函数会分配内存失败,特别是子啊使用了GFP_ATOMIC的时候,因此必须在分配出错时提供相应的处理;

尽管kmalloc(GFP_KERNEL)在没有空闲内存时有时会失败,但内核会尽可能满足这个内存分配请求;因此,分配太多的内存,系统响应性能就很容易下来;系统为满足kmalloc分配请求而试图换出尽可能多的内存页时,就会变慢;甚至无法为解决这个问题而生成新的进程;

基于页的分配策略的优点实际不在速度上,而在于更有效的使用内存;按页分配不会浪费内存空间,而kmalloc函数则会因分配力度的原因而浪费一定数量的内存;并且当分配的页面完全属于我们自己时,可以通过适当的调整页表把它们合并成一个线性区域,例如允许用户进程对这些单一互不相关的内存区域进行mmap;

alloc_pages

struct page是内核用来描述单个内存页的数据结构;内核在很多地方使用page结构,尤其是在需要高端内存(高端内存在内核空间没有对应不变的地址)的地方;

Linux页分配器的核心代码称为alloc_pages_node函数;

这个函数具有两个变种,大多数情况下我们使用这两个宏;

alloc_pages_node要求传入三个参数,nid是NUMA节点的ID号,表示要在其中分配内存,mask是通常的GFP_分配标志,order是要分配的内存大小;该函数的返回值指向一个page结构(可能返回多个页)的指针,它描述了已分配的内存;或者而在失败时返回NULL;

alloc_pages通过在当前的NUMA节点上分配内存而简化了alloc_pages_node函数,它将numa_node_id的返回值nid参数而调用了alloc_pages_node函数,另外,alloc_page函数显然忽略了order参数而只分配单个页面;

为了释放通过上述途径分配的页面,我们应该使用下面的函数:

在知道某个页面的内容是否在处理器告诉缓存中时,则应该使用free_hot_cold_page来和内核通信,这个信息可以帮助内存分配器优化内存使用;

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