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【Linux 内核 内存管理】Linux 内核内存布局 ③ ( Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 | 统计输出 vmalloc 分配的内存 )

文章目录 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 一、Linux 内核 动态分配内存 系统接口函数 ---- Linux 内核 " 动态分配内存 "...是通过 " 系统接口 " 实现的 , 下面介绍几个重要的 接口函数 ; ① 以 " 页 " 为单位分配内存 : alloc_pages , __get_free_page ; ② 以 " 字节 " 为单位分配..." 虚拟地址连续的内存块 " : vmalloc ; ③ 以 " 字节 " 为单位分配 " 物理地址连续的内存块 " : kmalloc ; 注意 该 " 物理地址连续的内存块 " 是以 Slab 为中心的...; 二、统计输出 vmalloc 分配的内存 ---- 执行 grep vmalloc /proc/vmallocinfo 命令 , 可以统计输出 通过 vmalloc 函数分配的 " 虚拟地址连续的内存块

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【Linux 内核 内存管理】伙伴分配器 ② ( 伙伴分配器分配内存流程 )

文章目录 一、伙伴分配器分配内存流程 1、查询 n 阶页块 2、查询 n + 1 阶页块 3、查询 n + 2 阶页块 一、伙伴分配器分配内存流程 ---- 伙伴分配器 以 " 阶 " 为单位 , 分配.../ 释放 物理页 ; 阶 ( Order ) : 物理页 的 数量单位 , n 阶页块 指的是 2^n 个 连续的 " 物理页 " ; 页 / 阶 概念参考 【Linux 内核 内存管理...】伙伴分配器 ① ( 伙伴分配器引入 | 页块、阶 | 伙伴 ) 博客 ; " 伙伴分配器 " 分配内存流程 : 假设要 分配 n 阶页块 ; 1、查询 n 阶页块 查询当前是否有 空闲的 n...阶页块 , 如果有则 直接分配 , 如果没有 , 则进入下一步 , 查询 n + 1 阶页块 ; 2、查询 n + 1 阶页块 查询当前是否有 空闲的 n + 1 阶页块 , 如果有 , 将...n + 1 阶页块 分成 2 个 n 阶页块 , 一块插入 空闲 n 阶页块链表 ; 一块 直接分配 , 如果没有 , 则进入下一步 , 查询 n + 2 阶页块 ; 3、查询

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Linux内核最新的连续内存分配器(CMA)——避免预留大块内存【转】

在我们使用ARM等嵌入式Linux系统的时候，一个头疼的问题是GPU，Camera，HDMI等都需要预留大量连续内存，这部分内存平时不用，但是一般的做法又必须先预留着。...通过这套机制，我们可以做到不预留内存，这些内存平时是可用的，只有当需要的时候才被分配给Camera，HDMI等设备。下面分析它的基本代码流程。 1....声明连续内存 内核启动过程中arch/arm/mm/init.c中的arm_memblock_init()会调用dma_contiguous_reserve(min(arm_dma_limit, arm_lowmem_limit...err:         pr_err("CMA: failed to reserve %ld MiB\n", size / SZ_1M);         return base; } 由此可见，连续内存区域也是在内核启动的早期...内核内存分配的migratetype 内核内存分配的时候，带的标志是GFP_，但是GFP_可以转化为migratetype： static inline int allocflags_to_migratetype

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【Linux 内核 内存管理】memblock 分配器 ⑤ ( Linux 内核中定义 memblock 分配器的位置 | ARM64体系架构下 Linux内核初始化 memblock 分配器流程 )

文章目录 一、Linux 内核中定义 memblock 分配器的位置 二、ARM64 体系架构下 Linux 内核初始化 memblock 分配器流程 三、arm64_memblock_init 函数完整源码...一、Linux 内核中定义 memblock 分配器的位置 ---- Linux 内核 定义 memblock 分配器 位置 : Linux 内核源码 linux-4.12\mm\memblock.c...-4.12\mm\memblock.c#34 二、ARM64 体系架构下 Linux 内核初始化 memblock 分配器流程 ---- 先在 linux-4.12\init#488 位置的 asmlinkage...分配器的核心函数 ; ARM64 体系架构下 Linux 内核初始化 memblock 分配器流程 : ① 解析 " 设备树二进制文件 " /memory 节点 , 将 " 所有物理内存 " 纳入到...-4.12\arch\arm64\mm\init.c#401 ⑤ 将 内核镜像 占用的 物理内存 纳入到 memblock 分配器 管理之下 ; /* * Register the kernel

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【Linux 内核 内存管理】引导内存分配器 bootmem ③ ( bootmem 引导内存分配器算法 | 低端内存映射 | 内存记录位图 | 最先适配算法 | 内存分配记录 | 内存操作函数 )

文章目录 一、bootmem 引导内存分配器算法 1、低端内存映射 2、内存记录位图 3、最先适配算法 4、内存分配记录 二、bootmem 引导内存分配器 内存操作 函数 ( alloc_bootmem...| free_bootmem ) 一、bootmem 引导内存分配器算法 ---- bootmem 引导内存分配器算法 ; 1、低端内存映射 低端内存映射 : 内核启动过程中 , 将 " 低端内存 "...交给 " 引导内存分配器 " 管理 , 低端内存 可以 直接映射到 内核虚拟地址空间 对应的 物理内存 ; 2、内存记录位图 内存记录位图 : 引导内存分配器 中 , 使用 " 位图 " 记录 物理页..." 位图 " , 找到 满足 内存需求大小 的 第一块 空闲的内存块 ; 4、内存分配记录 内存分配记录 : 为了有效利用内存 , " 引导内存分配器 " 支持小于 1 页的内存块分配 , bootmem_data...表示 上一次分配 内存块 的结束位置 后面的 物理页位置 索引 , 下次分配优先分配该索引 物理页 ; 在下一次分配内存时 , 如果 上次内存分配的物理页 的剩余空间 小于等于 要分配的内存 , 那么

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Linux内核高端内存

Linux内核地址空间划分 通常32位Linux内核地址空间划分0~3G为用户空间，3~4G为内核空间。注意这里是32位内核地址空间划分，64位内核地址空间划分是不同的。 ?...Linux内核高端内存的由来 当内核模块代码或线程访问内存时，代码中的内存地址都为逻辑地址，而对应到真正的物理内存地址，需要地址一对一的映射，如逻辑地址0xc0000003对应的物理地址为0x3，0xc0000004...Linux内核高端内存的理解 前面我们解释了高端内存的由来。...2、64位内核中有高端内存吗？ 目前现实中，64位Linux内核不存在高端内存，因为64位内核可以支持超过512GB内存。若机器安装的物理内存超过内核地址空间范围，就会存在高端内存。...5、为什么不把所有的地址空间都分配给内核？ 若把所有地址空间都给内存，那么用户进程怎么使用内存？怎么保证内核使用内存和用户进程不起冲突？

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【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理 ② ( 动态分配堆内存方式 | brk 系统调用 | mmap 系统调用 | brk 系统调用源码介绍 )

文章目录 一、Linux 系统 动态分配堆内存 方式 二、brk 系统调用 动态分配堆内存 一、Linux 系统 动态分配堆内存 方式 ---- Linux 系统中 , 提供了 2 种方式 进行 "...动态分配堆内存 " 操作 ; ① brk 系统调用 : 该方式本质是 设置 " 进程数据段 “ 的 结束地址 , 将该 ” 结束地址 " 向 高或低 移动 , 实现堆内存的 扩张或收缩 ; ② mmap...系统调用 : 向 Linux 操作系统 申请 " 虚拟地址空间 " 内存 , 并且将某个文件 " 映射 “ 到该申请的内存中 ; 如果 不需要映射文件 到该空间中 , 则该空间就是 ” 匿名空间 "..., 可作为 " 堆内存 " 使用 ; 二、brk 系统调用 动态分配堆内存 ---- " brk 系统调用 “ 可以指定 ” 堆内存 “ 在 ” 虚拟内存空间 “ 的 ” 结束地址 " ; 如果要 "...扩张 " 堆内存 , 可以将 结束地址 " 大于当前值 " , 如果要 " 收缩 " 堆内存 , 可以将 结束地址 " 小于当前值 " ; brk 系统调用 源码在 Linux 源码中的 linux-5.6.18

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【Linux 内核 内存管理】引导内存分配器 bootmem ① ( 引导内存分配器 bootmem 工作机制 | 引导内存分配器 bootmem 的描述 bootmem_data 结构体 )

结构体 一、引导内存分配器 bootmem 简介 ---- 1、引导内存分配器 bootmem 引入 Linux 内核 初始化 时 , 需要进行内存分配 , 启动阶段的 内存分配 与 运行时的 内存分配...机制不同 ; 此时 Linux 内核 提供了一个 临时的 " 引导内存分配器 bootmem " , 该 内存分配器 只在启动过程中使用 , 启动完成后 , 就会被丢弃 ; 2、引导内存分配器 bootmem...工作机制 " 引导内存分配器 bootmem " 工作机制如下 : Linux 内核初始化过程中 , 临时提供一个 " 引导内存分配器 bootmem " , 引导内存分配器 bootmem 的主要作用是...bootmem 描述 bootmem_data 结构体 ---- 在 Linux 内核中 , 使用 struct bootmem_data 结构体 , 描述 " 引导内存分配器 bootmem " ;...struct bootmem_data 结构体 定义在 Linux 内核源码的 linux-4.12\include\linux\bootmem.h#33 位置 , 源码如下 : /* * node_bootmem_map

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【Linux 内核 内存管理】memblock 分配器 ① ( memblock 分配器简介 | memblock 结构体成员分析 | 物理内存类型 与 内存类型 )

成员 三、物理内存类型 与 内存类型 ARM64 架构体系中 , 不能使用 bootmem 引导内存分配器 , 使用的是 memblock 分配器 ; 一、memblock 分配器 ---- memblock...分配器 定义在 Linux 内核源码的 linux-4.12\include\linux\memblock.h#48 位置 ; struct memblock { bool bottom_up;...-4.12\include\linux\memblock.h#48 二、memblock 结构体分析 ---- 1、bottom_up 成员 bottom_up 成员表示 内存分配方式 , TRUE...成员 表示 内存类型 , 该内存 包括 已分配 和 未分配 的内存 ; struct memblock_type memory; 4、reserved 成员 reserved 成员 表示 预留类型...: 在 内核 引导启动时 , 只能使用 mem 内核参数 指定可用内存大小范围 , 该范围之外的内存不可使用 , 即内核无法使用所有的内存 ; 物理类型 : 包含所有的内存范围 ;

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【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ③ ( Linux 内核中的内存管理模块 | 页分配器 | 不连续页分配器 | 内存控制组 | 硬件设备内存管理 | MMU | 页表缓存 | 高速缓存 )

文章目录 一、Linux 内核中的内存管理模块 二、硬件设备内存管理 一、Linux 内核中的内存管理模块 ---- Linux 内核还需要处理如下内容 : ① 页错误异常处理 ② 页表管理 ③ 引导内存分配器...: 页分配器 , 块分配器 , 不连续页分配器 , 连续内存分配器 , 每处理器内存分配器 ; " 页分配器 " 负责分配 内存物理页 , 使用的是 " 伙伴分配器 " ; " 不连续页分配器 " 提供了...vmalloc 函数 用于分配内存 , vfree 函数 用于 释放内存 ; 申请的 " 不连续物理页 “ 可以 映射到 ” 连续的虚拟页 " ; ④ 内存碎片整理 ⑤ 内存耗尽处理 ⑥ 内存控制组...: 控制管理 被 进程 占用的 内存 ; 碎片整理 : 如果 " 内存碎片化 " 严重 , 没有连续物理页 , 需要通过 整理内存碎片 并迁移数据 得到 连续的 物理页 ; 内存回收 : 内存不足时 ,...回收内存 ; ⑦ 页回收处理 二、硬件设备内存管理 ---- 硬件设备内存管理 : ① CPU 处理器 中的 " 内存管理单元 " ( MMU ) 和 高速缓存 ; ② 物理内存 在 " 内存管理单元

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【Linux 内核 内存管理】内存映射原理 ② ( 内存映射概念 | 文件映射 | 匿名映射 | 内存映射原理 | 分配虚拟内存页 | 产生缺页异常 | 分配物理内存页 | 共享内存 | 进程内存 )

文章目录 一、内存映射概念 二、内存映射原理 1、分配虚拟内存页 2、产生缺页异常 3、分配物理内存页 三、共享内存 四、进程内存段的内存映射类型 一、内存映射概念 ---- 内存映射 概念 : "..." 物理内存空间 “ 映射到 ” 虚拟内存空间 " , 其中的数据是随机值 ; 二、内存映射原理 ---- 1、分配虚拟内存页 分配 虚拟内存页 : 在 Linux 系统中 创建 " 内存映射 “ 时..., 会在 ” 用户虚拟地址空间 “ 中 , 分配一块 ” 虚拟内存区域 " ; 2、产生缺页异常 缺页异常 : Linux 内核在分配 " 物理内存 “ 时 , 采用了 ” 延迟策略 “ , 即进程第一次访问..., 不会立即分配 物理内存 , 而是产生一个 ” 缺页异常 " ; 3、分配物理内存页 分配 物理内存页 : 缺页异常后的 2 种处理策略 ; 文件映射 : 对于 " 文件映射 " , 遇到 "...缺页异常 " 后 , 会 分配 " 物理内存页 “ , 并且将 要映射的文件 的 部分数据 读取到 该 ” 物理内存页 " 中 ; 匿名映射 : 对于 " 匿名映射 " , 直接分配 " 物理内存页 “

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【Linux 内核 内存管理】物理分配页 ⑧ ( __alloc_pages_slowpath 慢速路径调用函数源码分析 | 获取首选内存区域 | 异步回收内存页 | 最低水线也分配 | 直接分配 )

文章目录 一、获取首选内存区域 二、异步回收内存页 三、最低水线也分配 四、直接分配内存 在 【Linux 内核 内存管理】物理分配页 ② ( __alloc_pages_nodemask 函数参数分析...分配标志位 参数 , 得到 " 内存节点 “ 的 首选 ” 区域类型 " 和 " 迁移类型 " ; 然后 , 执行 " 快速路径 " , 第一次分配 尝试使用 低水线分配 ; 如果上述 " 快速路径..." 分配失败 , 则执行 " 慢速路径 " 分配 ; 上述涉及到了 " 快速路径 " 和 " 慢速路径 " 2 种物理页分配方式 ; 继续接着上一篇博客 【Linux 内核 内存管理】物理分配页 ⑦...慢速路径 内存分配 调用函数 的后续部分源码 ; 一、获取首选内存区域 ---- 获取 " 首选内存区域 " , 如果获取失败 , 则 goto 跳转到 nopage 标号位置运行后续代码 ; /*...ac->preferred_zoneref->zone) goto nopage; 源码路径 : linux-4.12\mm\page_alloc.c#3731 二、异步回收内存页 ---- 调用

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linux内核的冷热页分配器

先说说cpu的cache，和cpu的cache比起来访问主内存是非常慢的，为了加快速度根据本地性原则，cpu在访问主内存的时候会把附近的一块数据都加载到cpu的cache里，之后读写这块数据都是在cache...linux本来有伙伴系统分配内存页，为了加快单个内存页的分配linux在每个node里为每个cpu分配了一个per_cpu_pageset（暂且叫他页缓存吧）。...如果申请完一个内存页就立刻用来写数据，用热页缓存。 如果申请完暂时用不到或者给DMA用，用冷页缓存。 这主要是因为内核用free_pages释放单个内存页的时候会调用free_hot_page。...刚释放的内存页大概率还在cpu的cache里，也就是说热页缓存里的页很可能还在cpu的cache里，所以申请热页缓存并且立即使用会直接访问cpu的cache速度会比较快。...其他情况就用冷页缓存，冷页缓存里的页在主内存里，需要重新加载到cpu的cache，速度会慢一些。

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【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ④ ( 内存分配系统调用过程 | 用户层 malloc free | 系统调用层 brk mmap | 内核层 kmalloc | 内存管理流程 )

文章目录 一、内存分配系统调用过程 ( 用户层 | 系统调用 | 内核层 ) 二、内存管理流程 一、内存分配系统调用过程 ( 用户层 | 系统调用 | 内核层 ) ---- " 堆内存 " 动态分配 的...函数之间的 桥梁 ; ③ 内核层调用 : 内核与用户层接口 的 内存管理函数 调用 " Linux 内核 " 中的 kmalloc vmalloc 函数 ; C 语言中使用 malloc free 等函数分配堆内存...函数用于分配内存 , munmap 函数用于回收内存 ; 可参考 【Linux 内核 内存管理】Linux 内核堆内存管理 ② ( 动态分配堆内存方式 | brk 系统调用 | mmap 系统调用 |...扩张或收缩 ; mmap 系统调用 : 向 Linux 操作系统 申请 " 虚拟地址空间 " 内存 , 并且将某个文件 " 映射 “ 到该申请的内存中 ; 如果 不需要映射文件 到该空间中 ,...则该空间就是 ” 匿名空间 " , 可作为 " 堆内存 " 使用 ; ③ 内核层 ( 内核空间 ) 内存管理 : 在 Linux 内核中 , 通过 kmalloc vmalloc __get_free_pages

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Linux 内存分配流程及 kmalloc 解析

手把手教你分析 Linux 启动流程 上一次咱们分析了 Linux 的启动流程和初始化流程，今天主要分析一下内存方面的初始化和常见的内存分配方式。...在 start_kernel 内核初始化函数中，一共调用 86 个函数去初始化，其中有一个 mm_init 函数，用以初始化内存。...3、其实所有的分配方式最底层都是伙伴系统，它先分配好一段大的内存，然后 slab 再从其中分配小的内存。...void *kmalloc(size_t size, int flags); 内核编程（驱动编程）一定要注意竞争问题，重要的数据或者内存使用前后一定要加锁。...2、有的人可能知道 Linux 有一个 bootmem 分配器，这个是在Linux初始化过程中的一个临时分配器，他会在 setup_arch 函数中初始化，然后在 mm_init 中关掉，只是在伙伴系统出现之前的临时使用

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【Linux 内核 内存管理】内存管理架构 ⑤ ( sbrk 内存分配系统调用代码示例 | 在 procpidmaps 中查看进程堆内存详情 )

文章目录 一、sbrk 内存分配系统调用代码示例 二、在 /proc/pid/maps 中查看进程堆内存详情 本篇博客调用 sbrk 系统调用函数 , 申请并修改 堆内存 , 并在 /proc/pid/...maps 中查看该进程的 堆内存 ; 一、sbrk 内存分配系统调用代码示例 ---- sbrk 系统调用函数 , 作用是 修改程序 BSS 段大小 ; 函数原型如下 : #include <unistd.h..., 指针始终没有改变 , 一直都是 0x203e000 地址 ; 如果使用新的指针 p_new 接收 sbrk 系统调用返回的堆内存指针 , 则分配的是新的地址 ; 二、在 /proc/pid/maps.../libc-2.23.so 7f3534c5f000-7f3534e5f000 ---p 001c0000 08:01 1723650 /lib/x86_64-linux-gnu.../ld-2.23.so 7f353508f000-7f3535090000 rw-p 00026000 08:01 1723642 /lib/x86_64-linux-gnu

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Linux内核编程--内存映射和共享内存

文件的内存映射示意图： 对于用户进程和内核进程： 将用户进程的一段内存区域映射到内核进程，映射成功后，用户进程对这段内存区域的修改直接反映到内核空间，同样，内核进程对这段内存区域的修改也直接反映到用户空间...没有内存映射的I/O操作示意图： 磁盘->内核空间->用户空间 有内存映射的I/O操作示意图：少了一个copy操作 内存映射的优点： 减少了拷贝次数，节省I/O操作的开支 用户空间和内核空间可以直接高效交互...fd：要映射的文件描述符 offset：要映射的用户空间的内存区域在内核空间中已经分配好了的内存区域中的偏移 --prot参数取值： PROT_READ：映射区可读 PROT_WRITE：映射区可写...一般用信号量来同步共享内存的访问。 共享内存区在系统存储中的位置： 为什么要用共享内存： 对于涉及到内核操作的，内核和进程之间，经历了四次复制操作，开销很大。..., int shmflg) --shmid：共享内存区的标识id，shmget的返回值 --shmaddr：共享内存附加到本进程后在本进程地址空间的内存地址，若为NULL，由内核分配地址。

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Linux 内核 VS 内存碎片 （下）

从 Linux 内核 VS 内存碎片 （上） 我们可以看到根据迁移类型进行分组只是延缓了内存碎片，而并不是从根本解决，所以随着时间的推移，当内存碎片过多，无法满足连续物理内存需求时，将会引起性能问题。...对于 3.10 版本内核，内存规整的时机如下： 在分配高阶内存失败后 kswapd 线程平衡 zone； 直接内存回收来满足高阶内存需求，包括 THP 缺页异常处理路径； khugepaged 内核线程尝试...，率先使用低水位线尝试分配，若失败，则说明内存稍有不足，页分配器会唤醒 kswapd 线程异步回收页，然后再尝试使用最低水位线分配页。...如果分配失败，说明剩余内存严重不足，会先执行异步的内存规整，若异步规整后仍无法分配页面，则执行直接内存回收，或回收的页面数量仍不满足需求，则进行直接内存规整，若直接内存回收一个页面都未收到，则调用 oom...，为了降低 BPF 引入的开销，这里抓取的每一次对应事件的延迟，因此和申请内存的事件相比，可能存在多对一的关系，对于 3.10 这样的老内核，在一次慢速内存分配过程中会重试多少次是不确定的， 导致 oom

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