走進vmalloc

根據前面的系列文章，我們知道了buddy system是基于頁框分配器，kmalloc是基于slab分配器，而且這些分配的地址都是物理內存連續的。但是隨著碎片化的積累，連續物理內存的分配就會變得困難，對于那些非DMA訪問，不一定非要連續物理內存的話完全可以像malloc那樣，將不連續的物理內存頁框映射到連續的虛擬地址空間中，這就是vmap的來源）（提供把離散的page映射到連續的虛擬地址空間），vmalloc的分配就是基于這個機制來實現的。

vmalloc最小分配一個page，并且分配到的頁面不保證是連續的，因為vmalloc內部調用alloc_page多次分配單個頁面。

vmalloc的區域就是在上圖中VMALLOC_START - VMALLOC_END之間，可通過/proc/vmallocinfo查看。

數據結構

• vmap_area 描述一段虛擬地址的區域，可以將struct vm_struct構成一個鏈表，維護多段映射。

struct?vmap_area?{unsigned?long?va_start;?//vmalloc申請虛擬地址返回的起始地址unsigned?long?va_end;?//vmalloc申請申請虛擬地址返回的結束地址unsigned?long?flags;//掛接到vmap_area_root紅黑樹struct?rb_node?rb_node;?????????/*?address?sorted?rbtree?*///掛接到vmap_area_list鏈表struct?list_head?list;??????????/*?address?sorted?list?*/struct?llist_node?purge_list;????/*?"lazy?purge"?list?*///如果當前VA處于使用狀態(即在vmap_area_root為根的紅黑樹中和vmap_area_list鏈表中)，vm有效，指向用于管理虛擬地址和物理頁之間的映射關系的描述符struct?vm_struct?*vm;struct?rcu_head?rcu_head; };

• vm_struct 管理虛擬地址和物理頁之間的映射關系

struct?vm_struct?{struct?vm_struct?*next;?//指向下一個vm結構體void???*addr;?//當前vmalloc區域的虛擬地址的起始地址unsigned?long??size;?//當前vmalloc區域的虛擬地址的大小unsigned?long??flags;//vamlloc分配獲取的各個物理頁面并是不連續的，每個物理頁面用struct page描述，一個vm_struct對用到的管理所有物理頁面的struct page構成一個數組，而pages就是指向這個數組的指針。struct?page??**pages;unsigned?int??nr_pages;?//vmalloc映射的page數目phys_addr_t??phys_addr;?//用來映射硬件設備的IO共享內存，其他情況下為0const?void??*caller;?//調用vmalloc函數的函數的地址 };

vmalloc

主要分以下三步：

從VMALLOC_START到VMALLOC_END查找空閑的虛擬地址空間(hole)

根據分配的size,調用alloc_page依次分配單個頁面.

把分配的單個頁面，映射到第一步中找到的連續的虛擬地址。把分配的單個頁面，映射到第一步中找到的連續的虛擬地址。

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總結

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