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内存管理 – Linux内核API alloc_pages_exact

alloc_pages_exact函数功能描述:alloc_pages_exact( )函数分配满足一定大小的物理上连续的一组页面。它与alloc_pages( )功能相似,但是它分配满足size大小的最少物理页面,而alloc_pages( )所分配的物理页面数一定是2的幂次方,参考alloc_pages( )函数的分析。

alloc_pages_exact文件包含

#include<linux/gfp.h>

alloc_pages_exact函数定义

在内核源码中的位置:linux-3.19.3/mm/page_alloc.c

函数定义格式:

void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)

alloc_pages_exact输入参数说明

  • size:需要分配的内存空间大小,以字节为单位。
  • gfp_mask:分配标志,其取值和含义参考alloc_pages( )函数的分析。

alloc_pages_exact返回参数说明

alloc_pages_exact( )函数返回一个地址指针,指向所分配的内存空间的起始地址,该地址是一个逻辑地址。

alloc_pages_exact实例解析

编写测试文件:alloc_pages_exact.c

头文件及全局变量声明如下:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/gfp.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
static int __init alloc_pages_exact_init(void);
static void __exit alloc_pages_exact_exit(void);
void * addr = NULL;
#define size 8092

模块初始化函数:

int __init alloc_pages_exact_init(void)
{
/*调用函数,以GFP_KERNEL模式分配 满足size字节大小的内存空间 */
addr = alloc_pages_exact( size, GFP_KERNEL);
if(! addr)
{
printk("alloc_pages_exact failed! \n");
return -ENOMEM;
}
else
{
printk("addr = 0x%lx\n", (unsigned long)addr); //输出所分配的内存空间的起始地址
}
return 0;
}

模块退出函数:

void __exit alloc_pages_exact_exit(void)
{
if(addr)
{
free_pages_exact(addr, size);                   //释放所分配的内存空间
printk("free_pages_exact succeed! \n");
}
printk("exit! \n");
}

模块初始化及退出函数调用:

module_init(alloc_pages_exact_init);
module_exit(alloc_pages_exact_exit);

实例运行结果及分析:

首先编译模块,执行命令insmod alloc_pages_exact.ko插入模块,然后执行命令dmesg -c,会出现如图所示的结果。

Linux内核API alloc_pages_exact

执行命令rmmod alloc_pages_exact.ko卸载模块,执行命令dmesg -c,会出现如图所示的结果。

Linux内核API alloc_pages_exact

结果分析:

alloc_pages_exact( )是分配物理上连续的满足size字节大小的内存空间,并返回该内存空间所对应的起始逻辑地址,由输出结果可知,所分配的内存空间的起始地址为addr =0xffff8801481da000(它是一个虚拟地址)。最后由free_pages_exact( )释放由alloc_pages_exact( )分配的内存空间,参考free_pages_exact( )函数的分析。

alloc_pages( )函数也是分配物理页面,它与alloc_pages_exact( )有什么区别呢?alloc_pages( )是分配2的幂次方个物理页,而alloc_pages_exact( )的页面数只要满足size字节大小即可,因此在需要一定数量的内存空间时,一定程度上alloc_pages_exact( )相对alloc_pages( )函数会节省内存空间。例如要分配一个10MB缓冲区,alloc_pages( )将不得不分配16MB的空间以满足需要,alloc_pages_exact( )则正好只需分配10MB即可,可见alloc_pages( )将浪费6MB的内存空间。在需要分配的内存空间数量更大时,alloc_pages( )将浪费惊人的内存空间以满足分配要求。

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