Linux内核API alloc_pages_exact|极客笔记

alloc_pages_exact函数功能描述：alloc_pages_exact( )函数分配满足一定大小的物理上连续的一组页面。它与alloc_pages( )功能相似，但是它分配满足size大小的最少物理页面，而alloc_pages( )所分配的物理页面数一定是2的幂次方，参考alloc_pages( )函数的分析。

alloc_pages_exact文件包含

#include<linux/gfp.h>

alloc_pages_exact函数定义

在内核源码中的位置：linux-3.19.3/mm/page_alloc.c

函数定义格式：

void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask)

alloc_pages_exact输入参数说明

size：需要分配的内存空间大小，以字节为单位。
gfp_mask：分配标志，其取值和含义参考alloc_pages( )函数的分析。

alloc_pages_exact返回参数说明

alloc_pages_exact( )函数返回一个地址指针，指向所分配的内存空间的起始地址，该地址是一个逻辑地址。

alloc_pages_exact实例解析

编写测试文件：alloc_pages_exact.c

头文件及全局变量声明如下：

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/gfp.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
static int __init alloc_pages_exact_init(void);
static void __exit alloc_pages_exact_exit(void);
void * addr = NULL;
#define size 8092

模块初始化函数：

int __init alloc_pages_exact_init(void)
{
    /*调用函数，以GFP_KERNEL模式分配 满足size字节大小的内存空间 */
    addr = alloc_pages_exact( size, GFP_KERNEL);

    if(! addr)
    {
        printk("alloc_pages_exact failed! \n");
        return -ENOMEM;
    }
    else
    {
        printk("addr = 0x%lx\n", (unsigned long)addr); //输出所分配的内存空间的起始地址
    }
    return 0;
}

模块退出函数：

void __exit alloc_pages_exact_exit(void)
{
    if(addr)
    {
        free_pages_exact(addr, size);                   //释放所分配的内存空间
        printk("free_pages_exact succeed! \n");
    }
    printk("exit! \n");
}

模块初始化及退出函数调用：

module_init(alloc_pages_exact_init);
module_exit(alloc_pages_exact_exit);

实例运行结果及分析：

首先编译模块，执行命令insmod alloc_pages_exact.ko插入模块，然后执行命令dmesg -c，会出现如图所示的结果。

Linux内核API alloc_pages_exact

执行命令rmmod alloc_pages_exact.ko卸载模块，执行命令dmesg -c，会出现如图所示的结果。

Linux内核API alloc_pages_exact

结果分析：

alloc_pages_exact( )是分配物理上连续的满足size字节大小的内存空间，并返回该内存空间所对应的起始逻辑地址，由输出结果可知，所分配的内存空间的起始地址为addr =0xffff8801481da000（它是一个虚拟地址）。最后由free_pages_exact( )释放由alloc_pages_exact( )分配的内存空间，参考free_pages_exact( )函数的分析。

alloc_pages( )函数也是分配物理页面，它与alloc_pages_exact( )有什么区别呢？alloc_pages( )是分配2的幂次方个物理页，而alloc_pages_exact( )的页面数只要满足size字节大小即可，因此在需要一定数量的内存空间时，一定程度上alloc_pages_exact( )相对alloc_pages( )函数会节省内存空间。例如要分配一个10MB缓冲区，alloc_pages( )将不得不分配16MB的空间以满足需要，alloc_pages_exact( )则正好只需分配10MB即可，可见alloc_pages( )将浪费6MB的内存空间。在需要分配的内存空间数量更大时，alloc_pages( )将浪费惊人的内存空间以满足分配要求。