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。