[Linux内存]vmalloc学习笔记

一：vmalloc
http://www.360doc.com/content/14/0614/13/18127083_386524093.shtml
1,vmalloc()的内核入口函数是kernel/mm/Vmalloc.c里的void *vmalloc(unsigned long size),size表示的是请求内核分配的字节数目。

void *vmalloc(unsigned long size)
{
 return __vmalloc_node_flags(size,-1,GFP_KERNEL|__GFP_HIGHMEM);
}

从以上代码可知，vmalloc（）主要是从高端内存区域去分配内存。
vmalloc()函数最终会调用到__vmalloc_node_range(unsigned long size,unsigned long align,unsigned long start,unsigned long end,gfp_t gfp_mask,,,,)函数
以上函数size表示的是具体分配的字节的大小，align表示对齐的大小，默认为1，start和end分别表示vmalloc分区区域的起始地址和结束地址，arm体系结构上默认如下：

#define VMALLOC_OFFSET (8*1024*1024)
#define VMALLOC_START (((unsigned long)high_memory+VMALLOC_OFFSET)&~(VMALLOC_OFFSET-1))
#define VMALLOC_END 0Xff000000UL   //4080M

__vmalloc_node_range所做的事情如下：
1. 首先检查请求分配的内存大小有没有超过最大的物理页面数。如果超过返回0，表示分配失败。
       size = PAGE_ALIGN(size);
       if (!size || (size >> PAGE_SHIFT) > num_physpages)
              return NULL;
2，调用__get_vm_area_node()函数，
 该函数作用，使用kmalloc在slab中，分配vm_struct数据结构。

area = kmalloc_node(sizeof(*area), GFP_KERNEL, node);
uct vm_struct {
void               *addr; // 虚拟地址的开始
unsigned long         size; // 分配大小
unsigned long         flags; // 标志位
struct page            **pages; // 对应的页面
unsigned int           nr_pages; // 页面数量
unsigned long         phys_addr; // 物理地址
struct vm_struct    *next; // 单链表，指向下一个vm节点

 接下来在单链表vmlist中查找适合的位置，并将新的vm节点插入到单链表中。

for (p = &vmlist; (tmp = *p) != NULL ;p = &tmp->next) {
       if ((unsigned long)tmp->addr < addr) {
              if((unsigned long)tmp->addr + tmp->size >= addr)
                     addr = ALIGN(tmp->size +
                                 (unsigned long)tmp->addr, align);
              continue;
       }
       if ((size + addr) < addr)
              goto out; // 地址越界
       if (size + addr <= (unsigned long)tmp->addr)
              goto found; // 查找成功。进行插入操作
       addr = ALIGN(tmp->size + (unsigned long)tmp->addr, align);
       if (addr > end - size)
              goto out; // 地址越界
}
// 插入新的vm节点到vmlist中去。
area->next = *p;
*p = area;
// 初始化新结点
area->flags = flags;
area->addr = (void *)addr;
area->size = size;
// 物理内存还未分配。
area->pages = NULL;
area->nr_pages = 0;
area->phys_addr = 0;

3，调用__vmalloc_area_node()函数
  接下来初始化vm_struct结构中的pages和nr_pages字段。
 a)         初始化nr_pages字段
      nr_pages = (area->size - PAGE_SIZE) >> PAGE_SHIFT;
 b)        初始化pages数组
 计算数组大小
     array_size = (nr_pages * sizeof(struct page *));
 如果数组大小大于1个页面，在非连续区进行分配，否则在连续区进行分配

    if (array_size > PAGE_SIZE)
     pages = __vmalloc_node(array_size, gfp_mask, PAGE_KERNEL, node);
    else
     pages = kmalloc_node(array_size, (gfp_mask & ~__GFP_HIGHMEM), node);
area->pages = pages;

 从伙伴系统中进行物理内存页面的分配

for (i = 0; i < area->nr_pages; i++) {
       if (node < 0)
              area->pages[i] = alloc_page(gfp_mask); // 针对UMA
       else
              area->pages[i] = alloc_pages_node(node, gfp_mask, 0); // 针对NUMA
       if (unlikely(!area->pages[i])) {
              /* Successfully allocated i pages, free them in __vunmap() */
              area->nr_pages = i;
              goto fail;
       }
}

    最后根据实际申请到的物理内存情况建立页表映射。刷新TLB标志
4，调用insert_vmalloc_vmlist()函数
    将vm_struct结构体插入到vmlist链表中
5，调用kmemleak_alloc()函数。