标签：一个 内存配置 emerge io操作 normal warning likely follow OWIN
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kmalloc()是基于slab/slob/slub分配分配算法上实现的，不少地方将其作为slab/slob/slub分配算法的入口，实际上是略有区别的。
现在分析一下其实现：
- 【file:/include/linux/slab.h】
- /**
- * kmalloc - allocate memory
- * @size: how many bytes of memory are required.
- * @flags: the type of memory to allocate.
- *
- * kmalloc is the normal method of allocating memory
- * for objects smaller than page size in the kernel.
- *
- * The @flags argument may be one of:
- *
- * %GFP_USER - Allocate memory on behalf of user. May sleep.
- *
- * %GFP_KERNEL - Allocate normal kernel ram. May sleep.
- *
- * %GFP_ATOMIC - Allocation will not sleep. May use emergency pools.
- * For example, use this inside interrupt handlers.
- *
- * %GFP_HIGHUSER - Allocate pages from high memory.
- *
- * %GFP_NOIO - Do not do any I/O at all while trying to get memory.
- *
- * %GFP_NOFS - Do not make any fs calls while trying to get memory.
- *
- * %GFP_NOWAIT - Allocation will not sleep.
- *
- * %__GFP_THISNODE - Allocate node-local memory only.
- *
- * %GFP_DMA - Allocation suitable for DMA.
- * Should only be used for kmalloc() caches. Otherwise, use a
- * slab created with SLAB_DMA.
- *
- * Also it is possible to set different flags by OR‘ing
- * in one or more of the following additional @flags:
- *
- * %__GFP_COLD - Request cache-cold pages instead of
- * trying to return cache-warm pages.
- *
- * %__GFP_HIGH - This allocation has high priority and may use emergency pools.
- *
- * %__GFP_NOFAIL - Indicate that this allocation is in no way allowed to fail
- * (think twice before using).
- *
- * %__GFP_NORETRY - If memory is not immediately available,
- * then give up at once.
- *
- * %__GFP_NOWARN - If allocation fails, don‘t issue any warnings.
- *
- * %__GFP_REPEAT - If allocation fails initially, try once more before failing.
- *
- * There are other flags available as well, but these are not intended
- * for general use, and so are not documented here. For a full list of
- * potential flags, always refer to linux/gfp.h.
- */
- 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);
- }
kmalloc()的参数size表示申请的空间大小，而flags则表示分配标志。kamlloc的分配标志众多，各标志都分配标识特定的bit位，藉此可以多样组合。
GFP_USER：用于表示为用户空间分配内存，可能会引起休眠；
GFP_KERNEL：内核内存的常规分配，可能会引起休眠；
GFP_ATOMIC：该分配不会引起休眠，但可能会使用应急内存资源，通常用于中断处理中；
GFP_HIGHUSER：使用高端内存进行分配；
GFP_NOIO：分配内存时，禁止任何IO操作；
GFP_NOFS：分配内存时，禁止任何文件系统操作；
GFP_NOWAIT：分配内存时禁止休眠；
__GFP_THISNODE：分配内存时，仅从本地节点内存中分配；
GFP_DMA：从DMA内存中分配合适的内存，应仅使用于kmalloc的cache分配；
__GFP_COLD：用于请求分配冷热页中的冷页；
__GFP_HIGH：用于表示该分配优先级较高并可能会使用应急内存资源；
__GFP_NOFAIL：用于指示该分配不允许分配失败，该标志需要慎用；
__GFP_NORETRY：如果分配内存未能够直接获取到，则不再尝试分配，直接放弃；
__GFP_NOWARN：如果分配过程中失败，不上报任何告警；
__GFP_REPEAT：如果分配过程中失败，则尝试再次申请；
函数入口if判断内的__builtin_constant_p是Gcc内建函数，用于判断一个值是否为编译时常量，是则返回true，否则返回false。也就意味着如果调用kmalloc()传入常量且该值大于KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE（即申请空间超过kmalloc()所能分配最大cache的大小），那么将会通过kmalloc_large()进行分配；否则都将通过__kmalloc()进行分配。如果通过kmalloc_large()进行内存分配，将会经kmalloc_large()->kmalloc_order()->__get_free_pages()，最终通过Buddy伙伴算法申请所需内存。
伙伴算法前面已经分析过了，不再赘述，接下来看__kmalloc()的实现：
- 【file:/mm/slub.c】
- void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
- {
- struct kmem_cache *s;
- void *ret;
-
- if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
- return kmalloc_large(size, flags);
-
- s = kmalloc_slab(size, flags);
-
- if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))
- return s;
-
- ret = slab_alloc(s, flags, _RET_IP_);
-
- trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, s->size, flags);
-
- return ret;
- }
该函数同样判断申请是否超过最大cache大小，如果是则通过kmalloc_large()进行分配；接着通过申请大小及申请标志调用kmalloc_slab()查找适用的kmem_cache；最后通过slab_alloc()进行slab分配。
具体看一下kmalloc_slab()的实现：
- 【file:/mm/slab_commmon.c】
- /*
- * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
- * allocation
- */
- struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
- {
- int index;
-
- if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_SIZE)) {
- WARN_ON_ONCE(!(flags & __GFP_NOWARN));
- return NULL;
- }
-
- if (size <= 192) {
- if (!size)
- return ZERO_SIZE_PTR;
-
- index = size_index[size_index_elem(size)];
- } else
- index = fls(size - 1);
-
- #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
- if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
- return kmalloc_dma_caches[index];
-
- #endif
- return kmalloc_caches[index];
- }
如果申请的大小超过KMALLOC_MAX_SIZE最大值，则返回NULL表示失败；如果申请大小小于192,且不为0，将通过size_index_elem宏转换为下标后，经size_index全局数组取得索引值，否则将直接通过fls()取得索引值；最后如果开启了DMA内存配置且设置了GFP_DMA标志，将结合索引值通过kmalloc_dma_caches返回kmem_cache管理结构信息，否则将通过kmalloc_caches返回该结构。
由此可以看出kmalloc()实现较为简单，起分配所得的内存不仅是虚拟地址上的连续存储空间，同时也是物理地址上的连续存储空间。这是有别于后面将会分析到的vmalloc()申请所得的内存。
此外再过一下kfree()的接口实现，该函数在多处均有实现，主要是在slab.c/slob.c/slub.c中，所以也说kmalloc()和kfree()是基于slab/slob/slub实现的。这里接前面的slub算法，主要分析一下slub.c中的kfree()实现：
- 【file:/mm/slub.c】
- void kfree(const void *x)
- {
- struct page *page;
- void *object = (void *)x;
-
- trace_kfree(_RET_IP_, x);
-
- if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))
- return;
-
- page = virt_to_head_page(x);
- if (unlikely(!PageSlab(page))) {
- BUG_ON(!PageCompound(page));
- kfree_hook(x);
- __free_memcg_kmem_pages(page, compound_order(page));
- return;
- }
- slab_free(page->slab_cache, page, object, _RET_IP_);
- }
该函数实现简单，首先是经过trace_kfree()记录kfree轨迹，然后if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(x)))对地址做非零判断，接着virt_to_head_page(x)将虚拟地址转换到页面；再是判断if (unlikely(!PageSlab(page)))判断该页面是否作为slab分配管理，如果是的话则转为通过slab_free()进行释放，否则将进入if分支中；在if分支中，将会kfree_hook()做释放前kmemleak处理（该函数主要是封装了kmemleak_free()），完了之后将会__free_memcg_kmem_pages()将页面释放，同时该函数内也将cgroup释放处理。
kmalloc()和kfree()也就这么简单了。
Linux-3.14.12内存管理笔记【kmalloc与kfree实现】【转】
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原文地址：https://www.cnblogs.com/zzb-Dream-90Time/p/9023118.html
