内存管理篇-07页分配器接口-alloc

内存管理篇-07页分配器接口-alloc_page

本文主要是介绍内存管理篇-07页分配器接口-alloc_page，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

-----终于到了编码实战阶段了，前面都是在将思想和实现机制，即使看了源代码还是模模糊糊，不够清晰。

本节通过内核接口从伙伴系统进行申请和释放内存。free_page && alloc_page。其实很多缓存机制最终都是通过伙伴系统申请一大片内存，然后内部再进行对这些页处理优化。

伙伴系统提供了free_page和alloc_pages两个函数进行申请和释放内存，至于函数内部的实现机制，这里还没开始讲，主要讲了如何使用。

1.页分配器接口alloc_pages / __get_free_pages

头文件：include/linux/gfp.h
编程实例：使用页分配器接口申请内存

alloc_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)参数gfp_mask指定分配页面时使用的内存标志。这些标志控制着内核如何选择用于分配的页面，例如是否可以睡眠等待更多空闲页面，是否可以使用交换空间等。函数用于从空闲页面池中分配一组连续的物理页面。它通常用于需要连续物理内存的情况，例如设备驱动程序中的 DMA 操作。

alloc_pages 是一个更高级别的函数，通常用于应用程序级别的内存分配。
__get_free_pages 是一个内部函数，主要用于内核内部，不推荐直接在用户级代码中使用。
这两个函数都接受相同的参数，即 gfp_mask 和 order，用于控制分配的页面数量和分配标志。

2.使用示例

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/gfp.h>#define PAGE_ORDER 1struct page *my_page;
struct page *you_page;
unsigned long int vir_addr;static int __init hello_init(void)
{my_page = alloc_pages(GFP_KERNEL, PAGE_ORDER);you_page = __get_free_pages(GFP_KERNEL, PAGE_ORDER);printk("page frame no: %lx\n", page_to_pfn(my_page));printk("physical addr: %x\n",  page_to_phys(my_page));printk("physical addr: %x\n", (unsigned int)page_address(my_page));vir_addr = (unsigned int)page_address(my_page);return 0;
}static void __exit hello_exit(void)
{free_pages(vir_addr, PAGE_ORDER);__free_pages(you_page, PAGE_ORDER);
}module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple Hello World kernel module");

3.alloc_pages的实现

get_page_from_freelist 函数是 Linux 内核内存管理中的关键组件，用于从空闲页面列表中分配一个或多个连续的物理页面。它通过遍历可能的内存区域，并根据分配标志和上下文来选择最合适的页面进行分配。该函数还考虑了 NUMA 环境、水位线、页面回收等因素，以尽可能高效地分配内存。

get_page_from_freelist 函数是 Linux 内核内存管理中的关键组件，用于从空闲页面列表中分配一个或多个连续的物理页面。它通过遍历可能的内存区域，并根据分配标志和上下文来选择最合适的页面进行分配。该函数还考虑了 NUMA 环境、水位线、页面回收等因素，以尽可能高效地分配内存

__alloc_pages_slowpath 函数是 Linux 内核内存管理中的关键组件之一，用于处理快速路径分配失败的情况。它通过一系列的尝试来分配物理页面，包括直接压缩、直接回收和 OOM 处理等。该函数还考虑了 NUMA 环境、页面回收、压缩等因素，以尽可能高效地分配内