Linux內核中常見內存分配函數（二）

　　常用內存分配函數
　　__get_free_pages
　　unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
　　__get_free_pages函數是最原始的內存分配方式，直接從夥伴系統中獲取原始頁框，返 回值為第一個頁框的起始地址。__get_free_pages在實現上只是封裝了alloc_pages函 數， 從代碼分析，alloc_pages函數會分配長度為1<
　　kmem_cache_alloc
　　struct kmem_cache *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
　　size_t align, unsigned long flags,
　　void (*ctor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long),
　　void (*dtor)(void*, struct kmem_cache *, unsigned long))
　　void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *c, gfp_t flags)
　　kmem_cache_create/ kmem_cache_alloc是基於slab分配器的一種內存分配方式，適用於反覆分配釋放同一大小內存塊的場合。首先用kmem_cache_create創建一個高速緩存區域，然後用kmem_cache_alloc從 該高速緩存區域中獲取新的內存塊。 kmem_cache_alloc一次能分配的最大內存由mm/slab.c文件中的MAX_OBJ_ORDER宏 定義，在默認的2.6.18內核版本中，該宏定義為5， 於是一次最多能申請1<<5 * 4KB也就是128KB的 連續物理內存。分析內核源碼發現，kmem_cache_create函數的size參數大於128KB時會調用BUG()。測試結果驗證了分析結果，用kmem_cache_create分 配超過128KB的內存時使內核崩潰。
　　kmalloc
　　void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
　　kmalloc是內核中最常用的一種內存分配方式，它通過調用kmem_cache_alloc函 數來實現。kmalloc一次最多能申請的內存大小由include/linux/Kmalloc_size.h的 內容來決定， 在默認的2.6.18內核版本中，kmalloc一 次最多能申請大小為131702B也就是128KB字 節的連續物理內存。測試結果表明，如果試圖用kmalloc函數分配大於128KB的內存，編譯不能通過。
　　vmalloc
　　void *vmalloc(unsigned long size)
　　前面幾種內存分配方式都是物理連續的，能保證較低的平均訪問時間。但是在某些場合 中，對內存區的請求不是很頻繁，較高的內存訪問時間也 可以接受，這是就可以分配一段線性連續，物理不連續的地址，帶來的好處是一次可以分配較大塊的內存。vmalloc對 一次能分配的內存大小沒有明確限制。出於性能考慮，應謹慎使用vmalloc函數。在測試過程中， 最大能一次分配1GB的空間。
　　Linux內核部分內存分佈
　　dma_alloc_coherent
　　void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size,
　　ma_addr_t *dma_handle, gfp_t gfp)
DMA是一種硬體機制，允許外圍設備和主存之間直接傳輸IO數據，而不需要CPU的參與，使用DMA機制能大幅提高與設備通信的 吞吐量。DMA操作中，涉及到CPU高速緩 存和對應的內存數據一致性的問題，必須保證兩者的數據一致，在x86_64體系結構中，硬體已經很 好的解決了這個問題， dma_alloc_coherent和__get_free_pages函數實現差別不大，前者實際是調用__alloc_pages函 數來分配內存，因此一次分配內存的大小限制和後者一樣。 __get_free_pages分配的內 存同樣可以用於DMA操作。測試結果證明，dma_alloc_coherent 函 數一次能分配的最大內存也為4M。

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