问题标签 [vmalloc]

架构：X86、Linux

我已经经历了几个与 and 相关的线程kmalloc()，vmalloc()并且我知道它们之间的基本区别，但仍然有一些疑问。我需要你的帮助来理解基本原理。

所以正如我们所知，在 32 位系统中，虚拟地址空间在用户和内核之间划分。高 1GB 内存地址分配给内核，低 3GB 分配给用户空间。

请纠正我我在这里错了：

1. 因此，在 1GB 中，896MB 被 1:1 映射（物理上连续）到内核逻辑地址，而 128MB 用于访问高内存地址意味着通过使用 ? 将其映射到 128MB 来访问超过 896 MB 的物理（RAM）vmalloc()？（假设我们有 2GB 的 RAM）

2. 如果我们在第 1 点只有 1GB 的物理 RAM 会发生什么。896MB 是内核逻辑地址和通过 kmalloc() 实现的物理地址之间的 1:1 映射。那么 128MB 有什么用，为什么我们还需要vmalloc()呢？因此，假设我们有 1GB 的 RAM 完全可以通过内核逻辑地址访问，那么这是否意味着只有当线程/进程请求的内存量可以在物理上连续的地址中分配时才有可能。如果没有可用的物理连续内存，在这种情况下分配的内存将不会是物理连续的，因此我们需要将vmalloc()它映射到 128MB 的空间中并通过那里访问它？

3. 当我们使用 64 位系统时会发生什么？kmalloc()两者都vmalloc()可以拥有大量的地址空间并且可以访问整个RAM ，这是真的吗？

我可以在vmalloc分配的内存上使用ksize吗？

我知道 ksize 用于确定实际分配的内存量

所以，我想知道 vmalloc 是否会四舍五入分配并返回比请求更多的内存。

下面的代码会起作用吗？

考虑具有 4 GB RAM内存的32 位 x86 Linux系统，因此如书籍以及许多论坛中所述，内存映射如下：

1. 内核逻辑地址-最多896 MB - 一对一映射，可以使用kmalloc()分配。
2. 内核虚拟地址- 128MB（高于 896MB - 内核逻辑地址） - 使用vmalloc()分配并分配虚拟连续但物理（分散在RAM中）非连续内存页面。

我无法完全理解并需要澄清的几点。

1. 我的理解是，当kmalloc()用于分配内存时，它总是来自 RAM 中的 0 到 896MB，而不是超出这个范围。

2. 当我们使用vmalloc()分配内存时，分配的内存是否在 RAM 内从 896MB 到 4GB 范围内？还是仅在 RAM 内从 896MB 到 1GB 范围内分配？

3. 当我们说内核只有 1GB 的虚拟地址空间时，这是否意味着内核无法访问超过 1GB 的 RAM？如果可以，那么它是如何完成的？128MB 的内核虚拟地址空间是否用于此目的？

请帮忙。

我正在编写一个需要大内存的驱动程序。假设它至少为 1GB。内核版本 >= 3.10。驱动需要在 X86_64 和 Arm 平台上运行。硬件可能有 IOMMU。

1. 这个大内存将映射到用户空间。
2. 设备使用这些内存来做 DMA。每个 DMA 操作仅将最大 2KB 大小的数据写入这些内存。

我的问题。

1. vmalloc 可以给我很大的非物理连续页面。我可以使用 vmalloc 获得大内存来做 DMA 吗？我正在考虑使用vmalloc_to_page获取页面指针然后使用page_to_phys获取物理地址。

2. 我发现了一条关于“vmalloc 性能低于 kmalloc”的信息。我不确定这意味着什么。如果我这样做vaddr = vmalloc(2MB)，kaddr = kmalloc(2MB)由于内存重映射，vmalloc 的函数调用将比 kmalloc 慢。但是 [vaddr, vaddr+2MB) 范围内的内存访问会比 [kaddr, kaddr+2MB) 慢吗？驱动程序初始化时会创建大内存，那么vmalloc内存会导致性能问题吗？

3. DMA 需要dma_map_single得到dma_addr_t. 我正在考虑使用dma_map_single在驱动程序初始化时获取所有页面的 dma 地址。当驱动程序需要进行 DMA 时，我只会使用那些 dma 地址。我可以这样做以提高性能吗？

根据文档（https://www.kernel.org/doc/html/latest/core-api/memory-allocation.html），其中说[强调我的]：

如果你需要分配许多相同的对象，你可以使用slab cache allocator。在使用缓存之前，应该使用 kmem_cache_create() 或 kmem_cache_create_usercopy() 设置缓存。如果缓存的一部分可能被复制到用户空间，则应该使用第二个函数。创建缓存后，kmem_cache_alloc() 及其便利包装器可以从该缓存中分配内存。

“分配许多相同的对象”是什么意思？为什么在这种情况下我不能使用kmalloc,kvmalloc等vmalloc？

我正在为 Linux 内核开发一个内核模块。基本上，我需要做的是用一些特殊的字符设备填充 /dev。在此类设备上进行写操作时，我需要存储消息，然后在超时后将其提供给读者。我考虑过使用 Linux 工作队列来实现它并且它可以工作，但是，我不得不为每个写入请求使用 vmalloc() 分配动态内存：

有没有一种安全的方法可以在不干扰工作队列的情况下回收内存？

为什么这个断言在__get_vm_area_node？

我有一个内存泄漏进程，导致 OOM 杀死其他进程。下面的OOM日志：

从日志中，它显示具有 (GFP_KERNEL|GFP_DMA) 模式的 vmalloc 获得 135168 字节大小的内存失败，然后触发 OOM 终止。
但是从“Mem-Info”中，它显示 DMA free 有 17316kB，对于这个 vmalloc 应该有足够的大小。
那么，如果 DMA 区域现在可能没有连续内存呢？或者其他什么可能触发这种杀戮？
非常感谢！

BR/蒂姆

我正在学习 Linux 中的设备驱动程序。

我想创建一个具有几乎连续范围的大型数据结构。我希望我的数据结构以巨大的页面粒度（2MB 大小）分配

起初，我尝试以正常的页面对齐方式分配数据。并且已经成功了A = vmalloc(i*PAGE_SIZE);。

但我认为 vmalloc() 不能分配大页，因为它们没有标志参数（不能自定义）并且 kmalloc() 支持分配的物理连续内存，但它有内存大小限制

我可以使用什么函数将大页面（在 2MB 范围内物理上连续）分配给数组（实际上是连续的）？