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分类: LINUX

2012-05-02 19:24:11

kmalloc, vmalloc分配的内存结构
对于提供了MMU(存储管理器,辅助操作系统进行内存管理,提供虚实地址转换等硬件支持)的处理器而言,Linux提供了复杂的存储管理系统,使得进程所 能访问的内存达到4GB。
  进程的4GB内存空间被人为的分为两个部分--用户空间与内核空间。用户空间地址分布从0到3GB(PAGE_OFFSET,在0x86中它等于 0xC0000000),3GB到4GB为内核空间。
  内核空间中,从3G到vmalloc_start这段地址是物理内存映射区域(该区域中包含了内核镜像、物理页框表mem_map等等),比如我们使
用的
VMware虚拟系统内存是160M,那么3G~3G+160M这片内存就应该映射物理内存。在物理内存映射区之后,就是vmalloc区域。对于
160M的系统而言,vmalloc_start位置应在3G+160M附近(在物理内存映射区与vmalloc_start期间还存在一个8M的gap
来防止跃界),vmalloc_end的位置接近4G(最后位置系统会保留一片128k大小的区域用于专用页面映射)
     kmalloc和get_free_page申请的内存位于物理内存映射区域,而且在物理上也是连续的,它们与真实的物理地址只有一个固定的偏 移,因此存在较简单的转换关系,virt_to_phys()可以实现内核虚拟地址转化为物理地址:
  vmalloc和kmalloc区别
kmalloc对应于kfree,可以分配连续的物理内存;
vmalloc对应于vfree,分配连续的虚拟内存,但是物理上不一定连续。
vmalloc分配内存的时候逻辑地址是连续的,但物理地址一般是不连续的,适用于那种一下需要分配大量内存的情况,如insert模块的时候。这种分配 方式性能不入kmalloc。
kmalloc分配内存是基于slab,因此slab的一些特性包括着色,对齐等都具备,性能较好。物理地址和逻辑地址都是连续的
最主要的区别是
分配大小的问题。
比如你需要28个字节,那一定用KMALLOC,如果用VMALLOC,分配不多次机器就停机了。



n
PAGE_OFFSET为3GB,high_memory为保存物理地址最高值的变量,VMALLOC_START为非连续区的起始地址

在物理地址的末尾与第一个内存区之间插入了一个8MB的区间,这是一个安全区,目的是为了“捕获”对非连续区的非法访问。出于同样的理由,在其他非连续的 内存区之间也插入了4K大小的安全区。每个非连续内存区的大小都是4096的倍数。

       vmalloc()与 kmalloc()都可用于分配内存
ü        kmalloc()分配的内存处于3GB~high_memory之间,这段内核空间与物理内存的映射一一对应
ü        vmalloc()分配的内存在VMALLOC_START~4GB之间,这段非连续内存区映射到物理内存也可能是 非连续的
n        vmalloc() 分配的物理地址无需连续,而kmalloc() 确保页在物理上是连续的

n        尽管仅仅在某些情况下才需要物理上连续的内存块,但是,很多内核代码都调用kmalloc(),而不是用 vmalloc()获得内存。
n   
   这主要是出于性能的考虑。vmalloc()函数为了把物理上不连续的页面转换为虚拟地址空间上连续的页,必须专门建立页表项。还有,通过
vmalloc()获得的页必须一个一个的进行映射(因为它们物理上不是连续的),这就会导致比直接内存映射大得多的缓冲区刷新。
n        因为这些原因,vmalloc()仅在绝对必要时才会使用——典型的就是为了获得大块内存时,例如,当模块被动态插 入到内核中时,就把模块装载到由vmalloc()分配的内存上。

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