KMALLOC 大小分配

Posted 2023-02-16

【中文标题】KMALLOC 大小分配

【英文标题】：KMALLOC size allocation

【发布时间】：2012-09-24 15:42:02

【问题描述】：

KMALLOC 是只分配页面大小的内存还是可以分配更少的内存？ kmalloc 可以分配的大小是多少？ 我在哪里可以找到它的描述，因为我到处看它并没有真正说明它分配了多少内存？ 我想知道 KMALLOC 分配的实际大小是多少。 它是否分配 2 的幂大小？ 它只是从准备好的缓存中找到空闲对象吗？

【问题讨论】：

kmalloc() 的源代码可以为您提供所有这些信息。至于实际分配的内存量，请参见ksize() function。有时，kmalloc() 确实在适当的缓存中寻找一个空闲对象，有时它诉诸于分配整个页面。是的，kmalloc 可以分配实际大小小于一页的块。实现会随着时间而变化，因此分析kmalloc() 的源代码可能比查找任何其他文档更有用。

【参考方案1】：

我的理解是这样的：内核是在处理系统的物理内存，只有page-sized chunks才有；因此，当您调用kmalloc() 时，您只会得到某些预定义的、固定大小的字节数组。

实际取回的内存取决于系统的体系结构，但 kmalloc 可以处理的最小分配是 32 或 64 字节。您会从kmalloc() 的电话中得到回复至少与您要求的内存一样多（通常更多）。通常不会超过 128 KB（同样，取决于架构）

要获取系统的页面大小（以字节为单位），您可以执行以下命令：

getconf PAGESIZE

或

getconf PAGE_SIZE

有关最大页面大小的信息位于 /usr/src/linux/include/linux/slab.h

是的，页面大小通常是 2 的幂，但同样，您不会得到您想要的，而是更多。

您可以使用如下代码：

void * stuff;
stuff = kmalloc(1,GFP_KERNEL);
printk("I got: %zu bytes of memory\n", ksize(stuff));
kfree(stuff);

显示实际分配的内存量：

[90144.702588] I got: 32 bytes of memory

【参考方案2】：

这完全取决于内核中使用的分配器。板坯、竹节或粗杆。 请参阅以下内核配置变量：

CONFIG_SLAB
CONFIG_SLUB
CONFIG_SLOB

以上所有分配器都使用 MAX_ORDER 和 PAGE_SHIFT 来决定 kmalloc() 的最大限制

SLAB 分配器支持的最大 kmalloc 大小为 32 MB (2^25) 或最大可分配页顺序（如果小于 32 MB）。

#define KMALLOC_SHIFT_HIGH      ((MAX_ORDER + PAGE_SHIFT - 1) <= 25 ? \
  (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT - 1) : 25)
#define KMALLOC_SHIFT_MAX       KMALLOC_SHIFT_HIGH

SLUB 直接将请求分配到 order-1 页面 (PAGE_SIZE*2)。更大的请求被传递给页面分配器。

#define KMALLOC_SHIFT_HIGH      (PAGE_SHIFT + 1)
#define KMALLOC_SHIFT_MAX       (MAX_ORDER + PAGE_SHIFT)

SLOB 将所有大于一页的请求传递给页面分配器。不需要 kmalloc 数组，因为可以从同一页面分配不同大小的对象。

#define KMALLOC_SHIFT_HIGH      PAGE_SHIFT
#define KMALLOC_SHIFT_MAX       30

kmalloc() 可分配的最大大小为

#define KMALLOC_MAX_SIZE        (1UL << KMALLOC_SHIFT_MAX)

kmalloc() 可分配的最小大小为

#define KMALLOC_MIN_SIZE (1 << KMALLOC_SHIFT_LOW)

slab 的默认 KMALLOC_SHIFT_LOW 为 5，而 slub 和 slob 的默认值为 3。

【参考方案3】：

您可以通过以下方式查看kmalloc() int 您的系统使用的一些常用尺寸：

cat /proc/slabinfo  | grep kmalloc

比考虑 kmalloc 是否可以分配少于一页更重要的是它是否可以分配多于一页的问题：如果您在原子上下文中调用 kmalloc()（带有 GFP_ATOMIC 标志），它不能也不会非常努力地在内存中寻找连续的页面，所以如果你的内存非常碎片化，并且你的分配顺序很高(allocation size → pagesize*2^(allocation order))，分配可能会失败。因此，在原子上下文中，大分配可能会失败。

this other SO question about maximum AF_UNIX datagram size 有一个订单 7 (512 Kb) 分配失败的示例。