kernel阅读手记之vmalloc

vmalloc和kmalloc的在逻辑地址上时连续的，他们的区别在于vmalloc在物理地址上并不时连续的，但是kmalloc在物理地址上页时连续的。Vmalloc分配分为两种模式，一种是没有MMU(memory management unit,内存管理模块)的vmalloc，比如在arm7上，另一种则是在有MMU上的vmalloc。

 

在没有MMU模块支持的cpu上，vmalloc则是调用的slab中的kmalloc实现的内存分配，其标志为(gfp_mask | __GFP_COMP) & ~__GFP_HIGHMEM

 

在有MMU模块的体系架构中的vmalloc()，则是通过__vmalloc_node()来分配连续逻辑内存

__vmalloc_node(unsigned long size, gfp_t gfp_mask, pgprot_t prot,int node, void *caller)的基本流程如下：

1、  错误处理，当待分配的大小为0，或者将size/页面大小 大于num_physpages时，返回空

2、  尝试调用__get_vm_area_node()获得虚拟内存空间的节点，失败则返回null

3、  返回__vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller);的返回值

 

__vmalloc_area_node(area, gfp_mask, prot, node, caller)

1、  把nr_pages设置成vmalloc需要的线形地址的页面数量

2、  设置array_size成线形地址的页面所需要的指针空间的大小

3、  将nr_page交给area->nr_pages

4、  当array_size大于页面大小时，调用__vmalloc_node(array_size, gfp_mask | __GFP_ZERO,PAGE_KERNEL, node, caller) 分配空间给area->pages。否则，将kmalloc_node(array_size,(gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) | __GFP_ZERO,node)赋值给area->pages

5、  把caller的值传给area->caller

6、  如果area->pages分配时，移除area->addr中的地址，并且释放area，返回null

7、  遍历刚分配的页面，当node为负数时，采用alloc_page(gfp_mask)为page分配空间，或者，则利用alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0)。分配失败时，将area->nr_pages的值设置成i，释放掉area->addr中地址的使用权，返回null.将area_page[i]设置成刚申请成功的内存页面。当map_vm_area(area, prot, &pages)成功映射，返回area->addr，否则释放掉area_addr，并返回空值。

 

在第七步可以知道，vmalloc在对内存进行分配的时候不是“慷慨”的一次性将内存给分配完，而是采用一个循环的方式，多次调用alloc_page()或者alloc_page_node对内存进行分配。这样或许可以更加充分的利用内存，一些零碎的小内存单元可能被利用，但是在速度上就相对于kmalloc的速度要慢不少。Kmalloc针对内存紧张的小内存单元页有相应的slob的分配方式，甚至在一些不支持MMU的设备上vmalloc等同于kmalloc。所以我个人认为在实际内核编码过程中，更多的使用kmalloc会好些。