第八章——分配内存

说明

内存管理是操作系统的核心，在ldd3第八章仅介绍了kmalloc和vmalloc的用法，但是并没有过多的涉及其实现原理。后面会写一个较为细致的内存管理的笔记，作为本章笔记的补充。

per-cpu变量

per-cpu变量将会被内核放到一个特殊的内存段中。每个cpu都包含一份相同名称的变量，互不干扰，访问时几乎不用加锁。但在访问per-cpu变量是，要注意在关抢占的情况下完成所有的访问操作。注意，per-cpu不要求关中断，而要求关抢占。关抢占的意义是防止使用per-cpu的线程被调度到别的核心执行。

DEFINE_PER_CPU(type, name); // 定义一个常规的per-cpu变量
DEFINE_PER_CPU(int[3], my_percpu_array); // 可以是数组
void *alloc_percpu(type); // 动态的创建per-cpu变量
void *__alloc_percpu(size_t size, size_t align); // 动态创建per-cpu变量但是指定基地址对齐

/*
 * Must be an lvalue. Since @var must be a simple identifier,
 * we force a syntax error here if it isn't.
 */
#define get_cpu_var(var)						\
(*({									\
	preempt_disable();						\
	this_cpu_ptr(&var);						\
}))

/*
 * The weird & is necessary because sparse considers (void)(var) to be
 * a direct dereference of percpu variable (var).
 */
#define put_cpu_var(var)						\
do {									\
	(void)&(var);							\
	preempt_enable();						\
} while (0)

// 还有指针访问形式，需要调用者手动禁止抢占，一般封装在get_put()和put_cpu()之间。
#define per_cpu(var, cpu)	(*per_cpu_ptr(&(var), cpu)) // 访问指定CPU的per-cpu变量，需要用锁来保证安全

per-cpu变量可以像内核其他变量一样，导出符号

EXPORT_PER_CPU_SYMBOL(per_cpu_var); // 创建者导出
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(per_cpu_var);

CLARE_PER_CPU(type, name); // 使用者声明

大块内存分配

如果实在需要大块内存分配，对于模块可以使用mem=xxx，对于链接到内核的模块可以使用bootmem接口。通过bootmem分配的内存，不再由内核管理。

#include <linux/bootmem.h>
// Allocate size number of bytes from ZONE_NORMAL. The allocation will be aligned to the L1 hardware cache to get the maximum benefit from the hardware cache
void *alloc_bootmem(unsigned long size);

// Allocate size number of bytes from ZONE_DMA. The allocation will be aligned to the L1 hardware cache
void *alloc_bootmem_low(unsigned long size);

// Allocate size number of bytes from ZONE_NORMAL aligned on a page size so that full pages will be returned to the caller
void *alloc_bootmem_pages(unsigned long size);

// Allocate size number of bytes from ZONE_DMA aligned on a page size so that full pages will be returned to the caller
void *alloc_bootmem_low_pages(unsigned long size);