linux内核Kmalloc分配内存需要注意的问题(GFP_KERNEL可能会造成内核调度错误)

以你之姓@ 2022-07-15 02:20 198阅读 0赞

[kmalloc][]

[http://blog.chinaunix.net/u2/79914/showart\_1905549.html][http_blog.chinaunix.net_u2_79914_showart_1905549.html]

\#include <[Linux][]/slab.h> void \*kmalloc(size\_t size, int flags);

给 kmalloc 的第一个参数是要分配的块的大小. 第 2 个参数, 分配标志, 非常有趣, 因为它以几个方式控制 kmalloc 的行为.

最一般使用的标志, GFP\_KERNEL, 意思是这个分配((内部最终通过调用 \_\_get\_free\_pages 来进行, 它是 GFP\_ 前缀的来源) 代表运行在内核空间的进程而进行的. 换句话说, 这意味着调用函数是代表一个进程在执行一个系统调用. 使用 GFP\_KENRL 意味着 kmalloc 能够使当前进程在少内存的情况下睡眠来等待一页. 一个使用 GFP\_KERNEL 来分配内存的函数必须, 因此, 是可重入的并且不能在原子上下文中运行. 当当前进程睡眠, 内核采取正确的动作来定位一些空闲内存, 或者通过刷新缓存到磁盘或者交换出去一个用户进程的内存.

GFP\_KERNEL 不一直是使用的正确分配标志; 有时 kmalloc 从一个进程的上下文的外部调用. 例如, 这类的调用可能发生在中断处理, tasklet, 和内核定时器中. 在这个情况下, 当前进程不应当被置为睡眠, 并且驱动应当使用一个 GFP\_ATOMIC 标志来代替. 内核正常地试图保持一些空闲页以便来满足原子的分配. 当使用 GFP\_ATOMIC 时, kmalloc 能够使用甚至最后一个空闲页. 如果这最后一个空闲页不存在, 但是, 分配失败.

其他用来代替或者增添 GFP\_KERNEL 和 GFP\_ATOMIC 的标志, 尽管它们 2 个涵盖大部分设备驱动的需要. 所有的标志定义在 <linux/gfp.h>, 并且每个标志用一个双下划线做前缀, 例如 \_\_GFP\_DMA. 另外, 有符号代表常常使用的标志组合; 这些缺乏前缀并且有时被称为分配优先级. 后者包括:

GFP\_ATOMIC

用来从中断处理和进程上下文之外的其他代码中分配内存. 从不睡眠.

GFP\_KERNEL

内核内存的正常分配. 可能睡眠.

GFP\_USER

用来为用户空间页来分配内存; 它可能睡眠.

GFP\_HIGHUSER

如同 GFP\_USER, 但是从高端内存分配, 如果有. 高端内存在下一个子节描述.

GFP\_NOIO

GFP\_NOFS

这个标志功能如同 GFP\_KERNEL, 但是它们增加限制到内核能做的来满足请求. 一个 GFP\_NOFS 分配不允许进行任何文件系统调用, 而 GFP\_NOIO 根本不允许任何 I/O 初始化. 它们主要地用在文件系统和虚拟内存代码, 那里允许一个分配睡眠, 但是递归的文件系统调用会是一个坏注意.

上面列出的这些分配标志可以是下列标志的相或来作为参数, 这些标志改变这些分配如何进行:

\_\_GFP\_DMA

这个标志要求分配在能够 DMA 的内存区. 确切的含义是平台依赖的并且在下面章节来解释.

\_\_GFP\_HIGHMEM

这个标志指示分配的内存可以位于高端内存.

\_\_GFP\_COLD

正常地, 内存分配器尽力返回"缓冲热"的页 -- 可能在处理器缓冲中找到的页. 相反, 这个标志请求一个"冷"页, 它在一段时间没被使用. 它对分配页作 DMA 读是有用的, 此时在处理器缓冲中出现是无用的. 一个完整的对如何分配 DMA 缓存的讨论看"直接内存存取"一节在第 1 章.

\_\_GFP\_NOWARN

这个很少用到的标志阻止内核来发出警告(使用 printk ), 当一个分配无法满足.

\_\_GFP\_HIGH

这个标志标识了一个高优先级请求, 它被允许来消耗甚至被内核保留给紧急状况的最后的内存页.

\_\_GFP\_REPEAT

\_\_GFP\_NOFAIL

\_\_GFP\_NORETRY

这些标志修改分配器如何动作, 当它有困难满足一个分配. \_\_GFP\_REPEAT 意思是" 更尽力些尝试" 通过重复尝试 -- 但是分配可能仍然失败. \_\_GFP\_NOFAIL 标志告诉分配器不要失败; 它尽最大努力来满足要求. 使用 \_\_GFP\_NOFAIL 是强烈不推荐的; 可能从不会有有效的理由在一个设备驱动中使用它. 最后, \_\_GFP\_NORETRY 告知分配器立即放弃如果得不到请求的内存.

kmalloc 能够分配的内存块的大小有一个上限. 这个限制随着体系和内核配置选项而变化. 如果你的代码是要完全可移植, 它不能指望可以分配任何大于 128 KB. 如果你需要多于几个 KB, 但是, 有个比 kmalloc 更好的方法来获得内存, 我们在本章后面描述.

这方面的原因：

kmalloc并不直接从分页机制中获得空闲页面而是从slab页面分配器那儿获得需要的页面，slab的实现代码限制了最大分配的大小为128k，即131072bytes,理论上你可以通过更改slab.c中的 cache\_sizes数组中的最大值使得kmalloc可以获得更大的页面数，不知道有没有甚么副效应或者没有必要这样做，因为获取较大内存的方法有很多，想必128k是经验总结后的合适值。

alloc\_page( )可以分配的最大连续页面是4M吧。MAX\_ORDER =10

46 static inline struct page \* alloc\_pages(unsigned int gfp\_mask, unsigned int order)   
47 \{   
48 /\*   
49 \* Gets optimized away by the compiler.   
50 \*/   
51 if (order >= MAX\_ORDER)   
52 return NULL;   
53 return \_alloc\_pages(gfp\_mask, order);   
54 \}   
alloc\_pages最大分配页面数为512个，则可用内存数最大为2^9\*4K=2M

[kmalloc]: http://www.cnblogs.com/leaven/archive/2010/11/12/1875394.html
[http_blog.chinaunix.net_u2_79914_showart_1905549.html]: http://blog.chinaunix.net/u2/79914/showart_1905549.html
[Linux]: http://lib.csdn.net/base/linux