前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >Linux内核-模块专用地址空间

Linux内核-模块专用地址空间

原创
作者头像
ruochen
修改2021-11-24 14:18:30
2.2K0
修改2021-11-24 14:18:30
举报
文章被收录于专栏:若尘的技术专栏
代码语言:txt
复制
Memory: 245540K/262144K available (3043K kernel code, 1665K rwdata, 1112K rodata, 176K init, 6356K bss, 16604K reserved, 0K cma-reserved)
代码语言:txt
复制
Virtual kernel memory layout:
代码语言:txt
复制
    vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)
代码语言:txt
复制
    fixmap  : 0xffc00000 - 0xfff00000   (3072 kB)
代码语言:txt
复制
    vmalloc : 0xd0800000 - 0xff000000   ( 744 MB)
代码语言:txt
复制
    lowmem  : 0xc0000000 - 0xd0000000   ( 256 MB)
代码语言:txt
复制
    modules : 0xbe600000 - 0xc0000000   (  26 MB)   <<< 模块地址空间
代码语言:txt
复制
      .text : 0xc0018000 - 0xc04272b0   (4157 kB)
代码语言:txt
复制
      .init : 0xc0428000 - 0xc0454000   ( 176 kB)
代码语言:txt
复制
      .data : 0xc0454000 - 0xc05f45c0   (1666 kB)
代码语言:txt
复制
       .bss : 0xc05f45c0 - 0xc0c295ec   (6357 kB)

所需空间大小

模块在加载时,会调用module_alloc()来申请一块内存来存放模块的内容,需要的大小如下:

代码段(.text) + 未初始化全局或静态变量(.bss) + 已初始化全局或静态变量(.data)

关联源码

模块在加载时,内核会调用module_alloc()来申请足够的内存来存放模块内容。module_alloc有2处定义:

  • kernel/module.c: 定义一个弱符号module_alloc(),若arch下没有定义强符号,就使用它,实际基本没什么用
代码语言:txt
复制
    void * __weak module_alloc(unsigned long size)
代码语言:txt
复制
{
代码语言:txt
复制
  return vmalloc_exec(size);
代码语言:txt
复制
}
  • arch/arm/kernel/module.c: 基于CPU平台来定义module_alloc(),属于强符号
代码语言:txt
复制
    #ifdef CONFIG_MMU
代码语言:txt
复制
void *module_alloc(unsigned long size)
代码语言:txt
复制
{
代码语言:txt
复制
  return __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
代码语言:txt
复制
              GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
代码语言:txt
复制
              __builtin_return_address(0));
代码语言:txt
复制
}
代码语言:txt
复制
#endif
  • 实际范围为MODULES_VADDR~MODULES_END
代码语言:txt
复制
    #define MODULES_END       (PAGE_OFFSET)
代码语言:txt
复制
#define MODULES_VADDR     (MODULES_END - 16*1048576)
  • 对于arm平台,默认模块地址空间为16M,修改内核代码,可以扩大到28M
代码语言:txt
复制
https://patchwork.kernel.org/project/linux-arm-kernel/patch/002001cf07a1$fd4bdc10$f7e39430$@lge.com/
代码语言:txt
复制
diff --git a/arch/arm/Kconfig b/arch/arm/Kconfig index c1f1a7e..cf1fb55   100644
代码语言:txt
复制
--- a/arch/arm/Kconfig
代码语言:txt
复制
+++ b/arch/arm/Kconfig
代码语言:txt
复制
@@ -2257,6 +2257,10 @@  config ARM_CPU_SUSPEND
代码语言:txt
复制
 endmenu
代码语言:txt
复制
+config MODULES_AREA_SIZE
代码语言:txt
复制
+       int
代码语言:txt
复制
+       default 0x1000000
代码语言:txt
复制
+
代码语言:txt
复制
 source "net/Kconfig"
代码语言:txt
复制
 source "drivers/Kconfig"
代码语言:txt
复制
diff --git a/arch/arm/include/asm/memory.h b/arch/arm/include/asm/memory.h
代码语言:txt
复制
index 6976b03..3396758 100644
代码语言:txt
复制
--- a/arch/arm/include/asm/memory.h
代码语言:txt
复制
+++ b/arch/arm/include/asm/memory.h
代码语言:txt
复制
@@ -32,13 +32,17 @@ 
代码语言:txt
复制
 #ifdef CONFIG_MMU
代码语言:txt
复制
+#if CONFIG_MODULES_AREA_SIZE > SZ_32M
代码语言:txt
复制
+#error Too much space for modules
代码语言:txt
复制
+#endif
代码语言:txt
复制
+
代码语言:txt
复制
 /*
代码语言:txt
复制
  * PAGE_OFFSET - the virtual address of the start of the kernel image
  * TASK_SIZE - the maximum size of a user space task.
  * TASK_UNMAPPED_BASE - the lower boundary of the mmap VM area
  */
-#define PAGE_OFFSET            UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)
-#define TASK_SIZE              (UL(CONFIG_PAGE_OFFSET) - UL(SZ_16M))
+#define PAGE_OFFSET    UL(CONFIG_PAGE_OFFSET)
+#define TASK_SIZE      (UL(CONFIG_PAGE_OFFSET) -
UL(CONFIG_MODULES_AREA_SIZE))
 #define TASK_UNMAPPED_BASE     ALIGN(TASK_SIZE / 3, SZ_16M)

MODULE_PLTS

Linux新的内核引入module PLT(Procedure Link

Table)机制,让模块加载使用vmalloc空间的方法,解决模块空间不够用的问题。

变更履历
代码语言:txt
复制
#ifdef CONFIG_MMU
代码语言:txt
复制
void *module_alloc(unsigned long size)
代码语言:txt
复制
{
代码语言:txt
复制
  gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
代码语言:txt
复制
  void *p;
代码语言:txt
复制
  /* Silence the initial allocation */
代码语言:txt
复制
  if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM_MODULE_PLTS))
代码语言:txt
复制
      gfp_mask |= __GFP_NOWARN;
代码语言:txt
复制
  p = __vmalloc_node_range(size, 1, MODULES_VADDR, MODULES_END,
代码语言:txt
复制
              gfp_mask, PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
代码语言:txt
复制
              __builtin_return_address(0));
代码语言:txt
复制
  if (!IS_ENABLED(CONFIG_ARM_MODULE_PLTS) || p)
代码语言:txt
复制
      return p;
代码语言:txt
复制
  return __vmalloc_node_range(size, 1,  VMALLOC_START, VMALLOC_END,
代码语言:txt
复制
              GFP_KERNEL, PAGE_KERNEL_EXEC, 0, NUMA_NO_NODE,
代码语言:txt
复制
              __builtin_return_address(0));
代码语言:txt
复制
}
代码语言:txt
复制
#endif
使用方法
  • 配置CONFIG_ARM_MODULE_PLTS=y
  • 配置CONFIG_ARM64_MODULE_PLTS=y
  • 最终的效果如下图所示,模块的地址并不是常见的0xbf打头,而是落在vmalloc区域

image.png

模块空间占用裁减

  • 通过objdump -t命令可以查看模块的所有符号
  • 识别所有符号里的.bss和.data部分,确认是否有大块的变量符号
  • 整改大块的变量符号,将其转变为动态申请的内存形式

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

评论
作者已关闭评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 所需空间大小
  • 关联源码
  • MODULE_PLTS
    • 变更履历
      • 使用方法
      • 模块空间占用裁减
      领券
      问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档