linux kernel 内存相关记录

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了linux kernel 内存相关记录，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含3562字，纯文字阅读大概需要6分钟。

内容图文

本篇文章是学习了《linux内核设计与实现》和《linux设备驱动开发详解》关于linux 内存部分的记录。

 

MMU

内存管理单元，提供虚拟地址和物理地址映射、内存访问权限、cache缓存控制

TLB

缓存部分虚拟地址和物理地址的映射关系。

TTW

当TLB没有的时候，经过TTW转换后报错到TLB中；

页：

内核把物理页作为内存管理的基本单位，MMC通常都是以页为单位进行虚拟地址和物理地址的转换的；页的大小根据不同的体系结构而不同；32bit的为4K，64bit的为8k；使用struct page表示。

 

区：

对具有相似功能的页进行分组；一下会根据不同的体系结构有差异

ZONE_DMA 执行DMA操作

ZONE_NORMAL 证访问映射的页

ZONE_HIGHEM 高端内存 不能永久映射到内核地址空间

 

Linux的内存管理

通过MMU管理，每个进程的地址空间可以达到4GB，其中0-3GB为用户空间使用；3-4GB为kernel空间使用；用于空间不能访问ernel空间数据 只能通过系统调用进行访问；

1G的kernel空间又被划分为物理内存映射区、vmalloc虚拟内存映射区、高端页面映射区、专用页面映射区、系统保留区

 

内核接口

页操作：

字节操作

Kmalloc 分配指定的内存字节大小，在物理地址上是连续的；

Kmallco(size_t size,gfp_t flags)；kfree 释放分配的空间

Size 申请的字节数

Flags 通常使用

GFP_KERNEL 这个会引起睡眠，再分配不出来的时候回等待，因此不能在中断上下文中使用

GFP_ATOMIC 不会睡眠，分配不到立即返回，可以在中断中使用；

 

Vmalloc 分配指定内存字节大小，在虚拟地址上是连续的 物理地址上是不连续的；需要对物理地址和虚拟地址进行映射，因此效率不高；

会引起睡眠，不能在中断上下文中使用

Vmallc(unsigned long size) vfree

 

栈上的静态分配

用户空间栈—空间大 可以动态增长

内核空间栈—空间小而且固定 通常是2个页或者2个页 可以通过配置设定；如果设置为1个页，中断栈就会有独立栈空间

 

局部变量总空间不能超过几百字节；

栈溢出会造成系统自己火星莫名破坏其他数据，导致异常问题；

 

Malloc

Malloc 并不一定每次都进行系统调用；比如在执行free前执行mallopt，free就不会把内存还给kernel，地址由C库保存。

Malloc返回成功后，实际上并没有申请空间只有开始写入后才开始分配；

 

I/O端口和I/O内存

I/O端口是在X86上的概念这里并不描述

I/O内存 就是UART USB等控制器地址；访问这个地址通过ioremap函数映射成虚拟地址访问；通过ioumap释放；devm_ioremap不需要释放

 

访问由2种方式

C指针直接操作寄存器

Kernel提供的接口：readb readw readl writeb writew writel

 

设备地址映射到用户空间

1、显示设备的kernel地址空间数据直接映射到用户空间，防止在copy一次；

2、应用程序直接访问某段地址；

 两者都是通过应用空间的mmap函数和驱动中对应的实现函数完成；mmap函数必须已页为单位进行映射

 

比如直接访问地址

Mmap的fd是打开的/dev/mem节点

static int drv_mmap(struct file*file, struct vm_area_struct *vma){

    struct drv_test *devp = file->private_data; /*获得设备结构体指针*/

    vma->vm_flags |= VM_IO;

    vma->vm_flags |= VM_RESERVED;

    if (remap_pfn_range(vma,vma->vm_start,virt_to_phys(devp->mem)>>PAGE_SHIFT, vma->vm_end - vma->vm_start, vma->vm_page_prot))

          return  -EAGAIN;

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

      return 0;

}

 

剩余补充：

如果频繁申请和释放内存，可以考虑如下方式

Slab 如果需要频繁申请和释放，并且希望前后2次申请在同一块内存；

 

内存池

分配大量小对象 后备缓存技术

Mempool_create

Mempoll_alloc

Mempoll_free

Mempoll_destroy

 

DMA

DMA编程待补充

DMA 和cache

注意dma的目的地址和cache对应的ddr地址是否有重叠；方式dma把ddr地址修改但是cache没有更新的问题；

 

 

每个CPU接口

内核提供接口为每个cpu提供需要的内存

申请内存Alloc_percpu

操作内存 get_cpu_var put_cpu_var

 

 

 

 

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的linux kernel 内存相关记录全部内容，希望文章能够帮你解决linux kernel 内存相关记录所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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