slab下kmalloc内核函数实现

文章目录

  • kmalloc的整体实现
  • 获取高速缓存
    • 高速缓存
    • 获取index
  • 总结

https://blog.csdn.net/qq_41683305/article/details/124554490，在这篇文章中，我们介绍了伙伴算法、slab机制和常见的内存管理函数，接下来，我们看看kmalloc内核函数的具体实现。

kmalloc() 分配连续的物理地址，用于小内存分配。get_free_page() 分配连续的物理地址，用于整页分配。在slab机制下（还有slob、slub），kmalloc() 函数是基于 slab 实现的。slab 是为分配小内存提供的一种高效机制。但 slab 这种分配机制又不是独立的，它本身也是在页分配器的基础上来划分更细粒度的内存供调用者使用。也就是说系统先用页分配器分配以页为最小单位的连续物理地址，然后 kmalloc() 再在这上面根据调用者的需要进行切分。

我们可以调用kmalloc获取slab中未分配的对象，比如kmalloc(30,GFP_KERNAL)，系统会从slab中分配一个32字节的对象。

kmalloc的整体实现

kmalloc的实现如下：

static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{if (__builtin_constant_p(size)) {if (size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)return kmalloc_large(size, flags);
#ifndef CONFIG_SLOBif (!(flags & GFP_DMA)) {int index = kmalloc_index(size);if (!index)return ZERO_SIZE_PTR;return kmem_cache_alloc_trace(kmalloc_caches[index],flags, size);}
#endif}return __kmalloc(size, flags);
}
  • __builtin_constant_p表示传入的是否为一个实数，gcc编译器会做这个判断，如果是一个确定的实数而非变量，那么它返回true，主要用于编译优化的处理。
  • 如果是实数，那么会判断size是否大于KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE，此值表示的是系统创建的slab cache（slab创建的对象）的最大值，系统为kmalloc预先创建了很多大小不同的kmem cache，用于内存分配。这里的含义就是如果内存申请超过此值，那么直接使用 kmalloc_large进行大内存分配，实际上最终会调用页分配器去分配内存，而不是使用slab分配器。
  • 如果没有大于KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE，会调用__kmalloc来进行分配内存。

我们看的是slab下kmalloc的实现，所以。我们看mm/slab.c的__kmalloc，slob.c，slub.c也有该函数的实现。
在这里插入图片描述

void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{return __do_kmalloc(size, flags, _RET_IP_);
}/*** __do_kmalloc - allocate memory* @size: how many bytes of memory are required.* @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).* @caller: function caller for debug tracking of the caller*/
static __always_inline void *__do_kmalloc(size_t size, gfp_t flags,unsigned long caller)
{struct kmem_cache *cachep;void *ret;if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))return NULL;cachep = kmalloc_slab(size, flags);if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(cachep)))return cachep;ret = slab_alloc(cachep, flags, caller);kasan_kmalloc(cachep, ret, size, flags);trace_kmalloc(caller, ret,size, cachep->size, flags);return ret;
}

在__do_kmalloc会先调用kmalloc_slab找到一个高速缓存cachep，然后调用slab_alloc从高速缓存cachep分配一个对象，最后返回。kasan_kmalloc和trace_kmalloc是内存调试用的，我们可以忽略。

获取高速缓存

接下来我们分析怎么得到一个高速缓存的，kmalloc_slab的实现在mm/slab_common.c中。

/** Find the kmem_cache structure that serves a given size of* allocation*/
struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
{int index;if (size <= 192) {if (!size)return ZERO_SIZE_PTR;index = size_index[size_index_elem(size)];} else {if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {WARN_ON(1);return NULL;}index = fls(size - 1);}#ifdef CONFIG_ZONE_DMAif (unlikely((flags & GFP_DMA)))return kmalloc_dma_caches[index];#endifreturn kmalloc_caches[index];
}

该函数会首先获得一个索引index，然后返回kmalloc_caches[index]，说明kmalloc_caches[index]就是我们需要的高速缓存，kmalloc_caches是系统已经分配好的高速缓存，和slab机制中的高速缓存对应。

高速缓存

struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];

KMALLOC_SHIFT_HIGH 的值在slab、slob、slub下不同，我们看slab下所定义的值：

#define KMALLOC_SHIFT_HIGH	((MAX_ORDER + PAGE_SHIFT - 1) <= 25 ? \(MAX_ORDER + PAGE_SHIFT - 1) : 25)/* Free memory management - zoned buddy allocator.  */
#ifndef CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
#define MAX_ORDER 11
#else
#define MAX_ORDER CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER
#endif/* PAGE_SHIFT determines the page size */
#define PAGE_SHIFT		12

如果没有定义CONFIG_FORCE_MAX_ZONEORDER，MAX_ORDER 是11，代表的是伙伴算法的11个块链表，MAX_ORDER 决定伙伴算法中的块链表数，PAGE_SHIFT与具体架构有关，我们看的是arm下的大小，PAGE_SHIFT 代表的是页大小，12位，共4KB，所以在arm下一个页大小为4KB。
在这种情况下，KMALLOC_SHIFT_HIGH 的大小是22。

kmalloc_caches是内核自己生成的，通过调用create_kmalloc_caches函数


/** Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays* may already have been created because they were needed to* enable allocations for slab creation.*/
void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
{int i;for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {if (!kmalloc_caches[i])new_kmalloc_cache(i, flags);/** Caches that are not of the two-to-the-power-of size.* These have to be created immediately after the* earlier power of two caches*/if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)new_kmalloc_cache(1, flags);if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)new_kmalloc_cache(2, flags);}/* Kmalloc array is now usable */slab_state = UP;#ifdef CONFIG_ZONE_DMAfor (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];if (s) {int size = kmalloc_size(i);char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,"dma-kmalloc-%d", size);BUG_ON(!n);kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,size, SLAB_CACHE_DMA | flags);}}
#endif
}

KMALLOC_SHIFT_LOW在slab中定义的是5

create_kmalloc_caches调用new_kmalloc_cache，new_kmalloc_cache调用create_kmalloc_cache最终创建高速缓存

static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
{kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,kmalloc_info[idx].size, flags);
}struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,unsigned long flags)
{struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);if (!s)panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);create_boot_cache(s, name, size, flags);list_add(&s->list, &slab_caches);s->refcount = 1;return s;
}

kmalloc_info有25个，定义了25个高速缓存的名字和大小

/** kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.* kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is* kmalloc-67108864.*/
static struct {const char *name;unsigned long size;
} const kmalloc_info[] __initconst = {{NULL,                      0},		{"kmalloc-96",             96},{"kmalloc-192",           192},		{"kmalloc-8",               8},{"kmalloc-16",             16},		{"kmalloc-32",             32},{"kmalloc-64",             64},		{"kmalloc-128",           128},{"kmalloc-256",           256},		{"kmalloc-512",           512},{"kmalloc-1024",         1024},		{"kmalloc-2048",         2048},{"kmalloc-4096",         4096},		{"kmalloc-8192",         8192},{"kmalloc-16384",       16384},		{"kmalloc-32768",       32768},{"kmalloc-65536",       65536},		{"kmalloc-131072",     131072},{"kmalloc-262144",     262144},		{"kmalloc-524288",     524288},{"kmalloc-1048576",   1048576},		{"kmalloc-2097152",   2097152},{"kmalloc-4194304",   4194304},		{"kmalloc-8388608",   8388608},{"kmalloc-16777216", 16777216},		{"kmalloc-33554432", 33554432},{"kmalloc-67108864", 67108864}
};

获取index

如果size小于等于192，index = size_index[size_index_elem(size)];

/* 8字节对齐 */
static inline int size_index_elem(size_t bytes)
{return (bytes - 1) / 8;
}/** Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the* kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power* of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using* fls.*/
static s8 size_index[24] = {3,	/* 8 */4,	/* 16 */5,	/* 24 */5,	/* 32 */6,	/* 40 */6,	/* 48 */6,	/* 56 */6,	/* 64 */1,	/* 72 */1,	/* 80 */1,	/* 88 */1,	/* 96 */7,	/* 104 */7,	/* 112 */7,	/* 120 */7,	/* 128 */2,	/* 136 */2,	/* 144 */2,	/* 152 */2,	/* 160 */2,	/* 168 */2,	/* 176 */2,	/* 184 */2	/* 192 */
};

如果size大于192，index = fls(size - 1);fls函数返回的是size-1的高位0的个数，比如0x800000，返回的是0，如果是0x00000000，返回的就是32。

总结

kmalloc获取内存步骤如下：

  1. 判断分配的内存是不是大于slab所能分配对象的最大值，如果大于则调用kmalloc_large，使用页分配器分配，小于等于使用slab分配器分配内存，调用__kmalloc函数。
  2. __kmalloc调用__do_kmalloc来实现
  3. 在__do_kmalloc会先调用kmalloc_slab分配一个高速缓存，然后调用slab_alloc从高速缓存中分配一个对象，最后将该对象的首地址返回就是kmalloc获取的内存

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.mzph.cn/news/379529.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

标题：三羊献瑞

标题：三羊献瑞

标题&#xff1a;观察下面的加法算式&#xff1a; 其中&#xff0c;相同的汉字代表相同的数字&#xff0c;不同的汉字代表不同的数字。 请你填写“三羊献瑞”所代表的4位数字&#xff08;答案唯一&#xff09;&#xff0c;不要填写任何多余内容。 思路分析&#xff1a; 首先…
阅读更多...
进程虚拟地址管理

进程虚拟地址管理

文章目录1 地址分布实际使用中的内存区域2 进程的虚拟地址描述用户空间mmap线程之间共享内存地址的实现机制1 地址分布 现在采用虚拟内存的操作系统通常都使用平坦地址空间&#xff0c;平坦地址空间是指地址空间范围是一个独立的连续空间&#xff08;比如&#xff0c;地址从0扩…
阅读更多...
标题：加法变乘法

标题：加法变乘法

标题&#xff1a;我们都知道&#xff1a;123 … 49 1225 现在要求你把其中两个不相邻的加号变成乘号&#xff0c;使得结果为2015 比如&#xff1a; 123…10*1112…27*2829…49 2015 就是符合要求的答案。 请你寻找另外一个可能的答案&#xff0c;并把位置靠前的那个乘号左…
阅读更多...
【翻译】eXpressAppFramework QuickStart 业务模型设计（四）—— 实现自定义业务类...

【翻译】eXpressAppFramework QuickStart 业务模型设计（四）—— 实现自定义业务类...

这一讲&#xff0c;你将学到如何从头开始实现业务类。为此&#xff0c;将要实现Department和Position业务类。这些类将被应用到之前实现的Contact类中。你将学到引用对象自动生成用户界面的基本要素。 在此之前&#xff0c;我建议你去阅读一下 【翻译】eXpressAppFramework Qui…
阅读更多...
内存重映射

内存重映射

文章目录1 kmap2 映射内核内存到用户空间使用remap_pfn_range使用io_remap_pfn_rangemmap文件操作建立VMA和实际物理地址的映射mmap 之前分配 一次性映射mmap 之前分配 Page FaultPage Fault 中分配 映射内核内存有时需要重新映射&#xff0c;无论是从内核到用户空间还是从内…
阅读更多...
math.sqrt 有问题_JavaScript中带有示例的Math.sqrt（）方法

math.sqrt 有问题_JavaScript中带有示例的Math.sqrt（）方法

math.sqrt 有问题JavaScript | Math.sqrt()方法 (JavaScript | Math.sqrt() Method) The Math.sqrt() method is inbuilt in JavaScript to find the square root of a number. In this tutorial, we will learn about the sqrt() method with examples. JavaScript中内置了Mat…
阅读更多...
ISAPI Rewrite 实现简单url重写、二级域名重写

ISAPI Rewrite 实现简单url重写、二级域名重写

实现步骤&#xff1a; 第一步&#xff1a;下载ISAPI_Rewrite.rar&#xff0c;将Rewrite文件夹和httpd.ini直接放在项目根目录下面。 第二步&#xff1a;IIS配置&#xff0c;筛选Rewrite文件夹里面的Rewrite.dll文件&#xff0c;如图&#xff1a; 第三步&#xff1a;在httpd.ini…
阅读更多...
用户登录

用户登录

用户登录 代码namespace 用户登录 {public partial class Form1 : Form{public Form1(){InitializeComponent();}bool b1, b2, b3, b4, b5, b6;private void button1_Click(object sender, EventArgs e){try{if (b1 && b2 && b3 && b4 && b5 &…
阅读更多...
进程上下文和中断上下文

进程上下文和中断上下文

文章目录进程的preempt_count变量thread_infopreempt_counthardirq相关softirq相关上下文原文链接&#xff1a; https://zhuanlan.zhihu.com/p/88883239进程的preempt_count变量 thread_info 在内核中&#xff0c;上下文的设置和判断接口可以参考 include/linux/preempt.h 文…
阅读更多...
标题：凑算式

标题：凑算式

标题&#xff1a;凑算式 这个算式中AI代表19的数字&#xff0c;不同的字母代表不同的数字。 比如&#xff1a; 68/3952/714 就是一种解法&#xff0c; 53/1972/486 是另一种解法。 这个算式一共有多少种解法&#xff1f; 注意&#xff1a;你提交应该是个整数&#xff0c;不要…
阅读更多...
Linux内存地址管理

Linux内存地址管理

文章目录系统内存布局内核地址的低端和高端内存概念低端内存高端内存地址转换和MMULinux中的四级分页模型虚拟地址字段页表处理将虚拟地址转换物理地址Linux系统中的每个内存地址都是虚拟的&#xff0c;它们不直接指向任何物理内存地址。每当访问内存位置时&#xff0c;可以执行…
阅读更多...
录制caf 转 mp3

录制caf 转 mp3

编译需要使用的 lame库http://www.cocoachina.com/bbs/read.php?tid108237参考的文章http://blog.csdn.net/ysy441088327/article/details/7392842说起来&#xff0c;我一直在找一个音频转换成mp3的方法。一年前&#xff0c;我成功编译出了一个lame for armv7的库。苦于不会使…
阅读更多...
開發記要 詭異的變量

開發記要 詭異的變量

告別繁體文盲,從寫blog開始 Variable命名很重要,有多重要,看看.net和java的加密就知道, 都是把variable改到一塌糊塗,你想看看都沒門. 但是這幾天看遺留系統的代碼,真是大開眼界。 我一直以為別人寫a,b,c,d這些單字節variable已經很過分。直到我看到以下這幾個&#xff0…
阅读更多...
排序算法---快速排序、堆排序、冒泡排序

排序算法---快速排序、堆排序、冒泡排序

排序算法1 快速排序代码实现stdlib库快排2 堆排序堆排序的基本思想如何构造一个大顶堆排序3 冒泡排序1 快速排序 文章原地址&#xff1a;https://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6684558 快速排序的平均时间复杂度是0(NlogN)&#xff0c;它采用了一种分治的策略&a…
阅读更多...
项目总结：华南师范大学校园开发教育android客户端总结

项目总结：华南师范大学校园开发教育android客户端总结

忽略之前小打小闹&#xff0c;这个项目算是我的第一个项目--SCNU的网络公选课的android版本的客户端。项目是从5月中旬开始的&#xff0c;中间经历了几个星期的复习考试时间&#xff0c;到现在可以说是完工了吧&#xff08;或许还有写细节要修改&#xff09;。这个项目带给我蛮…
阅读更多...
Linux系统编程---守护进程

Linux系统编程---守护进程

1 守护进程的概述 Daemon&#xff08;守护进程&#xff09;是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。它不需要用户输入就能运行而且提供某种服务&#xff0c;不是对整个系统就是对某个用户程序提供服务。Linux系统的大…
阅读更多...
邮箱服务器

邮箱服务器

一&#xff0e;邮箱服务器的基本概念 邮件的客户端&#xff1a;可以只安装在电脑上&#xff08;C/S&#xff09;的也可以是网页形式&#xff08;B/S&#xff09;的 邮件服务器&#xff1a;起到邮件的接受与推送的作用 邮件发送的协议&#xff1a; 协议&#xff1a;就是数据传输…
阅读更多...
类加载器

类加载器

一、类加载器 1&#xff0c;什么是类加载器&#xff1f; 类加载器就是用来加载字节码文件 2&#xff0c;类加载器的种类有哪些&#xff1f; 1&#xff09;BootStrap&#xff1a;引导类加载器&#xff1a;加载都是最基础的文件 2&#xff09;ExtClassLoader&#xff1a;扩展类加…
阅读更多...
算法---链表

算法---链表

文章目录反转链表合并两个有序链表删除重复元素反转链表 反转链表包括两种&#xff0c;反转全部元素或者反转部分元素。在这里&#xff0c;我们约定&#xff1a;数据元素类型是struct LinkNode&#xff0c;要反转链表的第一个节点是head&#xff0c;head的前面一个节点是pre&a…
阅读更多...
SSM

SSM

二、环境设置&#xff08;MyEclipse&#xff09; 1&#xff0c;字体设置 window–>Preference->General->Appearance->Colors and Fonts->Basic Text->Font 2&#xff0c;workspace字符集设置 window–>Preference->General->Appearance->W…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023