Linux之内存管理

内存管理：

1、页：内核把物理页作为内存管理的基本单位，尽管处理器的最小可寻址的单位通常为字，但是MMU通常以页为单位进行处理。体系结构不同，支持的页的大小也不同，在大多的32位平台上支持4KB的页，而64位的平台一般会支持8KB的页。支持4KB并有1G物理内存的机器上，物理内存会被划分为262144个页。内核用struct page 结构表示系统中的每一个物理页，这个结构定义在中。

2、区：由于硬件的限制，内核并不能对所有的页一视同仁，有些页位于内存中特定的物理地址，不能将其用于一些特定的任务。所以内核把页划分为不同的区（zones）。

Linux中使用了三种区：

ZONE_DMA——这个区包含的页能用来执行DAM操作, X86上<16MB

ZONE_NORMAL——这个区包含的页都是能正常映射的页，x86上16MB-896MB

ZONE_HIGHEM——“高端内存“，其中的页并不能永久地映射到内核地址空间。X86上高于896MB的内存属于高端内存了。

每一个区都用 struct zone 表示，在中定义了此结构。

3、获得与释放页

内核提供了对页申请的底层机制，相关的API如下：

alloc_page(gfp_mask)——只分配一页，返回指向页结构的指针

alloc_pages(gfp_mask,order)——分配2^order个页，返回指向第一页页结构的指针

get_free_page(gfp_mask)——只分配一页，返回指向其逻辑地址的指针

__get_free_pages(gfp_mask,order)——分配2^order个页，返回指向第一页逻辑地址的指针

get_zeroed_page(gfp_mask)——只分配一页，内容填充为0，返回其指向的逻辑地址的指针

 

释放：void __free_pages(struct page *page,unsigned int order)

void free_pages(unsigned long addr,unsigned int order)

void free_page(unsigned long addr)

注意：释放时不能把别人申请的也给释放了，这样做会导致内核崩溃，所以实参要写对。

4、kmalloc（）与kfree（），在中定义。

Void *kmalloc(size_t size ,int flags)

Void kfree(const void *ptr)

在内核中我们分配空间一般都会用到这个两个函数，这两个函数相对于前面的页分配函数来说要高级一点啦，呵呵，而且，分配内存空间最好是在程序的最开头的时候。我写过的一个程序就是因为没有为设备结构体cdev分配存储空间而导致了Ooop的错误。纪念一下！！！！

5、gfp_mask标志

在分配内存的时候我们要指定标志是怎么样的。也就是说kmalloc的第二个参数。

这个标志算起来有三类：行为修饰符、区修饰符及类型修饰符。这些标志在文件中声明。

（1）行为修饰符：

表示内核应当如何分配所需的内存，主要有：

__GFP_WAIT    分配器可以休眠

__GFP_HIGH    分配器可以访问紧急事件缓冲池

__GFP_IO       分配器可以启动磁盘I/O

__GFP_FS       分配器可以启动文件系统I/O

（2）区修饰符：

表示从哪里分配内存：可用于DMA的内存(__GFP_DMA)、常规内存以及高端内存(__GFP_HIGHMEM)

（3）类型标志：

它是组合了行为修饰符和区修饰符，将各种可能用到的组合归纳为不同类型，简化了修饰符的使用。因此，最常使用的flags参数为GFP_KERNEL和GFP_ATOMIC。后者用在中断处理程序或其它运行于进程上下文之外的代码中，这时kmalloc方法不会休眠。

#include

#define GFP_KERNEL         (__GFP_WAIT | __GFP_IO | __GFP_FS)

#define GFP_ATOMIC         (__GFP_HIGH)