kernel阅读手记之kmalloc

内核中，分别对于不同的应用层面，对 kmalloc 有不同的定义，分别位于

slab.c

Mark Hemment 捣鼓的，从从 Sun OS 引进

slob.c

针对嵌入式系统，主要是针对内存非常有限的设备

slub.c

可以说是对 slab 的重新设计，代码量更下，并且能够更好的适应 large NUMA 系统 , 被认为时 slab 和 slob 的取代者

 

 

Slob 中的 kmalloc 只有一个语句， return __kmalloc_node(size, flags, -1); 跟踪相应的 __kmalloc_node() 函数，该函数首先会获得 ARCH_KMALLOC_MINALIGN 和 ARCH_SLAB_MINALIGN 中的 max 值，当需要分配的页面大小小于 PAGE_SIZE 减去 max 的差时：

1、  当 size 为 0 时，返回 ZERO_SIZE_PTR 错误

2、  采用 slob_alloc 分配内存，不成功时返回错误

3、  返回 size+max 的地址

否则，调用 slob_new_page 重新分配一个新的内存空间，并且将分配的虚地址转化成的物理地址交给一个 page->private 的值为所分配的大小的页面。

 

 

在看 Slub 和 slab 中的 kmalloc 的时候先要了解 __builtin_constant_p 是一个 gcc 的内建函数用于判断一个值是否为编译时常数，如果参数 EXP 的值是常数，函数返回 1 ，否则返回 0 。

 

Slub 中，首先判断 kmalloc 函数中的 size 的类型，如果是在编译时不确定，那么直接调用 __kmalloc(size, flags) 并且取值返回，否则，将在返回之前 进行一些判断：

1、 当需分配的的大小大于页面大小时，使用 __kmalloc(size, flagkmalloc_larges) 进行分配

2、  当分配时带有 SLUB_DMA 标记时，首先采用 kmalloc_slab(size) 分配内存，分配失败时，返回 ZERO_SIZE_PTR

3、  返回 kmem_cache_alloc(s, flags)

__kmalloc(size, flags)

1、 当 size 不大于 PAGE_SIZE 时，调用 kmalloc_large(size, flags) 分配空间并返回

2、 当 get_slab(size, flags) 返回值不为 0 或者空时，返回其返回值

3、 调用 slab_alloc(s, flags, -1, __builtin_return_address(0)) 分配空间

 

kmalloc_large(size, flags) 调用 __get_free_pages(flags | __GFP_COMP, get_order(size)); 返回指定大小的空闲页面

 

kmalloc_slab() 当 kmalloc_index(size) 返回的索引不为 0 时，调用 kmalloc_cache(index) 分配页面

 

kmem_cache_alloc() 返回 slab_alloc() 给分配的空间。

 

 

Slab 中的 kmalloc() 分配策略类似于 sulb 中，都需要对 size 的类型进行判断， 如果是在编译时不确定，那么直接调用 __kmalloc(size, flags) 并且取值返回，否则，将在返回之前进行一些判断：

1、 错误处理，当 size 为 0 时，返回 ZERO_SIZE_PTR

2、  当 cache 的值小于 size 时， i+=1, 否则跳到 found 处执行

如果在编译选项中设置了 CONFIG_ZONE_DMA ，并且标明了 GFP_DMA ，调用 kmem_cache_alloc(malloc_sizes[i].cs_dmacachep, flags) 分配内存并返回。否则调用 kmem_cache_alloc(malloc_sizes[i].cs_cachep, flags); 分配内存并返回

 

__kmalloc(size, flags)

返回 __do_kmalloc(size, flags, NULL); 的值

 

 

kmem_cache_alloc

返回 __cache_alloc(cachep, flags, __builtin_return_address(0)) 的值

 

__do_kmalloc()

得到一个 cache 的指针，如果指针不为空或者 0 的时候，返回指针，否则调用 __cache_alloc(cachep, flags, caller) 分配一个缓存并返回

 

__cache_alloc()

该函数主要功能是分配一个

1、         得到一个 CPU 的对应的 cache 数组，设置为变量 ac

2、         当 ac 可用时， cache 指针加 1 并且状态设置成命中 , 返回 ac 的入口指针

3、         或者将 cache 指针加 1 ，返回重新分配并填充的 cache 指针