kernel阅读手记之内存池

 

在内核中的一些地方,内存的分配不允许失败,为了确保内存的成功分配,内核开发者创建了一个叫做内存池的东西.

内存池的类型为struct mempool_s详细定义如下:

typedef struct mempool_s {

         spinlock_t lock;

         int min_nr;                 /* nr of elements at *elements */

         int curr_nr;                /* Current nr of elements at *elements */

         void **elements;

 

         void *pool_data;

         mempool_alloc_t *alloc;

         mempool_free_t *free;

         wait_queue_head_t wait;

} mempool_t;

 

创建一个内存池需要一个mempool_t *mempool_create()

跟踪代码可以知道,其实该函数是调用mempool_create_node(min_nr,alloc_fn,free_fn, pool_data,-1)来实现内存池的创建.

mempool_create_node()的工作流程如下：

1、通过kmalloc向pool->kmalloc_node分配内存，失败则清空pool，返回null

2、开启pool->lock的自旋锁,给pool->min_nr、pool->pool_data分别赋值为min_nr和pool_data

3、初始化pool->wait等待队列，将pool->alloc 和 pool->free 的值设置成free_fn和 alloc_fn

4、当pool->curr_nr小于pool->min_nr时，循环将pool->alloc的值交给element，当pool->alloc分配失败时释放掉当前的内存池，返回null，把刚得到的element加入pool中。

5、返回最终得到的内存池

mempool_alloc负责分配创建得到的内存池分配

1、查看gfp的标志是否允许睡眠

2、设置gfp标志为__GFP_NOMEMALLOC(不分配紧急储备)，__GFP_NORETRY(不在__alloc_pages中循环使用)，__GFP_NOWARN(取消警告信息)

3、将当前gfp标志并上__GFP_WAIT与__GFP_IO的补码，设置成一个临时变量gfp_temp

4、把pool->alloc分配得到的mempool_alloc_t交给element,如果分配成功，返回element

5、Pool->alloc获得自旋锁，并在此之前禁止中断

6、如果pool->curr_nrb不为0时，将pool->element[curr_nr-1]在减除自旋锁之后返回

7、解除自旋锁

8、如果gfp没有__GFP_WAIT标志，返回null

9、把gfp_mask在此赋值给gfp_temp

10、  初始化等待队列wait，并将其加入pool->wait

11、  加入内存屏障

12、  如果pool->curr_nr为0时，设置5秒的读写调度超时，

13、  删除wait中的等待队列，再次从第四步开始重新分配

在当前内存池的大小不合适的情况下，可以采用mempool_resize()来重新设置min_nr的值

1、开启自旋锁pool->lock，并且在开启之前禁止中断

2、如果新的min_nr小于等于当前的min_nr时，释放pool->element的最后一个元素后退出，中间有个关闭开启自旋锁的过程,重新设置min_nr的值之后释放自旋锁退出

3、释放掉自旋锁

4、重新调用kmalloc分配内存交给new_element，分配失败时，返回-ENOMEM

5、开启自旋锁

6、当新min_nr大于min_nr时，释放掉刚分配的内存返回0

7、关闭自旋锁,允许内存池增加

8、将pool->element大小为pool->curr_nr * sizeof(*new_elements)的复制到new_element，也就是全部的复制

9、释放掉以前的pool->element

10、  将new_element设置成pool->element，将new_min_nr的值赋值给pool->min_nr

11、  当curr_nr小于min_nr时，循环执行：

a)   释放自旋锁

b)   pool->alloc新分配空间交给element，失败则返回0；

c)   加上自旋锁，当curr_nr小于min_nr时，加入element到pool否则，解除自旋锁，释放掉刚申请的element，返回0