В чем разница между vmalloc и kmalloc?
Я погуглил и обнаружил, что большинство людей выступает за использование kmalloc, поскольку вы гарантированно получите смежные физические блоки памяти. Тем не менее, это также кажется, как будто kmalloc может потерпеть неудачу, если нужный физический блок не может быть найден.
Каковы преимущества наличия непрерывного блока памяти? В частности, зачем мне иметь непрерывный физический блок памяти в системном вызове? Есть ли причина, по которой я не мог просто использовать vmalloc?
Наконец, если бы я выделил память во время обработки системного вызова, я должен указать GFP_ATOMIC? Системный вызов выполняется в атомарном контексте?
GFP_ATOMIC
Распределение является приоритетным и не спит. Этот флаг используется в обработчиках прерываний, нижних половинах и других ситуациях, когда вы не можете спать.
GFP_KERNELЭто нормальное распределение и может блокировать. Этот флаг используется в коде контекста процесса, когда он безопасен для сна.
7 ответов
Вам нужно беспокоиться только об использовании физически смежной памяти, если доступ к буферу будет осуществляться устройством DMA на шине с физическим адресом (например, PCI). Проблема в том, что многие системные вызовы не имеют возможности узнать, будет ли их буфер в конечном итоге передан на устройство DMA: как только вы передадите буфер в другую подсистему ядра, вы действительно не сможете знать, куда он пойдет. Даже если ядро не использует буфер для DMA сегодня, будущее развитие может сделать это.
vmalloc часто медленнее, чем kmalloc, поскольку может потребоваться переназначить пространство буфера в практически непрерывный диапазон. kmalloc никогда не перераспределяется, хотя, если не вызывается с GFP_ATOMIC, kmalloc может блокировать.
Размер kmalloc ограничен размером буфера: 128 КБ *). Если вам нужен действительно большой буфер, вы должны использовать vmalloc или какой-то другой механизм, такой как резервирование высокой памяти при загрузке.
*) Это было верно для более ранних ядер. На последних ядрах (я проверял это на 2.6.33.2) максимальный размер одного kmalloc составляет до 4 МБ! (Я написал довольно подробный пост об этом.) - Кайван
Для системного вызова вам не нужно передавать GFP_ATOMIC в kmalloc(), вы можете использовать GFP_KERNEL. Вы не обработчик прерываний: код приложения входит в контекст ядра посредством ловушки, это не прерывание.
Краткий ответ: загрузите драйверы устройств Linux и прочитайте главу об управлении памятью.
Серьезно, есть много тонких проблем, связанных с управлением памятью ядра, которые вы должны понять - я трачу много времени на отладку проблем с ним.
vmalloc () используется очень редко, потому что ядро редко использует виртуальную память. Обычно используется kmalloc(), но вы должны знать, каковы последствия различных флагов, и вам нужна стратегия для решения того, что происходит в случае сбоя, особенно если вы находитесь в обработчике прерываний, как вы и предлагали.
kmalloc() & vmalloc() функции - это простой интерфейс для получения памяти ядра в кусках размером в байты.
kmalloc()Функция гарантирует, что страницы являются физически смежными (и практически смежными).vmalloc()функция работает аналогичноkmalloc()за исключением того, что он выделяет память, которая является только виртуально смежной и необязательно физически смежной.
Разработка ядра Linux Робертом Лавом (глава 12, стр. 244 в 3-м издании) очень четко отвечает на это.
Да, физически непрерывная память не требуется во многих случаях. Основная причина использования kmalloc в ядре больше, чем vmalloc, - производительность. В книге объясняется, что когда большие фрагменты памяти выделяются с помощью vmalloc, ядро должно отображать физически несмежные фрагменты (страницы) в одну непрерывную область виртуальной памяти. Поскольку память является практически непрерывной и физически несмежной, в таблицу страниц необходимо добавить несколько сопоставлений виртуальных и физических адресов. И в худшем случае в таблицу страниц будет добавлено (размер буфера / размер страницы) количество отображений.
Это также увеличивает нагрузку на TLB (записи кэша, хранящие недавние сопоставления виртуальных и физических адресов) при доступе к этому буферу. Это может привести к избиению.
Каковы преимущества наличия непрерывного блока памяти? В частности, зачем мне иметь непрерывный физический блок памяти в системном вызове? Есть ли причина, по которой я не мог просто использовать vmalloc?
Из Google "Мне повезет" на vmalloc:
kmalloc является предпочтительным способом, если вам не нужны очень большие области. Проблема в том, что если вы хотите использовать DMA с какого-либо аппаратного устройства, вам нужно использовать kmalloc, и вам, вероятно, понадобится больший кусок. The solution is to allocate memory as soon as possible, before memory gets fragmented.
В 32-битной системе kmalloc() возвращает логический адрес ядра (хотя это и виртуальный адрес), который имеет прямое отображение (фактически с постоянным смещением) на физический адрес. Это прямое отображение гарантирует, что мы получаем непрерывный физический кусок оперативной памяти. Подходит для прямого доступа к памяти, где мы даем только начальный указатель и после этого ожидаем непрерывное физическое отображение для нашей операции.
vmalloc () возвращает виртуальный адрес ядра, который, в свою очередь, может не иметь непрерывного отображения в физической памяти. Полезно для выделения большого объема памяти и в тех случаях, когда мы не заботимся о том, чтобы память, выделенная для нашего процесса, была непрерывной и в физической памяти.
Одним из других отличий является то, что kmalloc возвращает логический адрес (иначе вы указываете GPF_HIGHMEM). Логические адреса размещаются в "малой памяти" (в первом гигабайте физической памяти) и сопоставляются непосредственно с физическими адресами (используйте макрос __pa для его преобразования). Это свойство подразумевает, что kmalloced memory является непрерывной памятью.
С другой стороны, Vmalloc может возвращать виртуальные адреса из "большой памяти". Эти адреса не могут быть преобразованы в физические адреса прямым способом (вы должны использовать функцию virt_to_page).
Короче говоря, vmalloc и kmalloc могут исправить фрагментацию. vmalloc использует отображение памяти для исправления внешней фрагментации; kmalloc использует slab для исправления внутренней фрагментации. У kmalloc есть много других преимуществ.