linux内存分配及内存管理

梦里梦外; 2022-06-13 04:40 405阅读 0赞

在linux中每一个进程都认为自己拥有4G的内存空间，其中0-3G为自己独占，剩下的1G为内核所有。用户空间的额3G空间又分为代码段，数据段，堆栈段。其进程中的常数、全局变量和动态数据都存放在数据段中，子函数的入口变量、子程序的返回地址、局部变量存放于堆栈当中，当然程序代码就存放在代码段当中了。

那么这么多的数据内存是怎么来管理的呢？

我的OK6410开发板有256M的内存，然而一个进程需要4G的空间，怎么办？这就需要我们的内核去了解我们的实际内存是多少。所以内存一个任务是合理分配内存给要使用给的进程，当一个虚拟内存需要调用时，内核会把这段虚拟内存和实际的物理内存对应起来，当进程使用完成后，内核又会把这一对应关系给撤销掉，给另外的进程使用。

这里我们就引入了一个页的概念，页是内存管理的基本单位。因此我们这里需要提到一个MMU（内存管理器），一个页的大小为4KB，每个物理页都会对应一个struct page来保护。

分配内存的方法有多种，这里我介绍两种：

添加linux/slab.h头文件

1. void \*kmalloc(size\_t size, gfp\_t flags);  用法跟malloc很相近。

a) 第一个参数为要分配内存的大小。

b) 第二个参数类型最常用的是GFP\_KERNEL当没有可分配的内存时会引起睡眠,GFP\_ATOMIC则不会引起睡眠.

void kfree(const void \*objp)

使用完内存就要释放内存

添加linux/mm.h头文件

2. 是按页来分配内存

static inline struct page \* alloc\_pages(gfp\_t gfp\_mask, unsigned int order)

a) 第一个参数是类型最常用的是GFP\_KERNEL当没有可分配的内存时会引起睡眠,GFP\_ATOMIC则不会引起睡眠。

b) 第二个参数是分配的连续物理页大小是2的n次方,如果是1,则分配2页的连续内存即8KB。

c) 返回值是一个struct page的结构体,这个前提是在获得连续物理页的情况下,否则为NULL。

获得了物理地址我们并不能直接访问，必须转化为我们进程可以使用的虚拟地址

void \*page\_address(struct page \*page)用来将实际的物理地址转换为虚拟地址。

当使用完这些内存之后我们就要释放内存

void \_\_free\_pages(struct page \*page, unsigned int order)

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