本文介绍Linux内核内存分配函数kmalloc。
一、定义
static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
if (__builtin_constant_p(size)) {
if (size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)
return kmalloc_large(size, flags);
#ifndef CONFIG_SLOB
if (!(flags & GFP_DMA)) {
int index = kmalloc_index(size);
if (!index)
return ZERO_SIZE_PTR;
return kmem_cache_alloc_trace(kmalloc_caches[index],
flags, size);
}
#endif
}
return __kmalloc(size, flags);
}
注：
1）__builtin_constant_p编译器内联函数，判断传入参数是否为常量。如果是变量，直接调用__kmalloc函数。
2）KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE表示系统创建slab cache的最大值为8K，定义如下：
## include/linux/slab.h
/* Maximum size for which we actually use a slab cache */
#define KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE (1UL << KMALLOC_SHIFT_HIGH)
#ifdef CONFIG_SLUB
/*
* SLUB directly allocates requests fitting in to an order-1 page
* (PAGE_SIZE*2). Larger requests are passed to the page allocator.
*/
#define KMALLOC_SHIFT_HIGH (PAGE_SHIFT + 1)
#endif
## arch/arm64/include/asm/page.h
#define PAGE_SHIFT CONFIG_ARM64_PAGE_SHIFT
## arch/arm64/Kconfig
config ARM64_PAGE_SHIFT
int
default 16 if ARM64_64K_PAGES
default 14 if ARM64_16K_PAGES
default 12
RockPI 4A Linux内核使能ARM64_4K_PAGES。可使用命令getconf查看page size，具体如下：
root@linaro-alip:~# getconf PAGESIZE
4096
3）kmalloc一般用于小内存分配，RockPI 4A Linux内核基于slub（CONFIG_SLUB=y）实现。系统先用页分配器分配以页为最小单位的连续物理地址，然后kmalloc在此基础上根据调用者的需要进行切分。如果分配超过KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE，则使用kmalloc_large进行大内存分配，即调用页分配器分配内存。（后续仔细学习）
4）kmalloc分配的内存在物理上连续，可用于DMA设备。vmalloc分配的内存是线性地址连续，物理地址不连续，不可用于DMA设备。
二、参数
size：分配内存的大小，以字节为单位；
flags：分配内存的类型，包括：
1）GFP_USER：可能会引起休眠，用于为用户空间分配内存。
2）GFP_KERNEL：可能会引起休眠，用于内核内存正常分配。
3）GFP_ATOMIC：不会引起休眠，可用于中断处理程序中内存分配。
4）GFP_HIGHUSER：从高端内存中分配内存。
5）GFP_DMA：用于DMA内存分配。
6）其它类型见：include/linux/gfp.h
GFP可理解为get free page。
三、返回值
返回分配内存的首地址，是虚拟地址（线性地址）。
四、kfree
正所谓有借有还，再借不难。每次kmalloc，都要有对应的内存释放函数kfree。定义文件：mm/slub.c，如下：
void kfree(const void *x)
