1. 原理說明
linux核心中採用了一種同時適用於32位和64位系統的記憶體分頁模型，對於32位系統來說，兩級頁表足夠用了，而在x86_64系統中，用到了四級頁表，如圖2-1所示。四級頁表分別為：
l 頁全域性目錄(page global directory)
l 頁上級目錄(page upper directory)
l 頁中間目錄(page middle directory)
l 頁表(page table)
頁全域性目錄包含若干頁上級目錄的位址，頁上級目錄又依次包含若干頁中間目錄的位址，而頁中間目錄又包含若干頁表的位址，每乙個頁表項指向乙個頁框。linux中採用4kb大小的頁框作為標準的記憶體分配單元。
多級分頁目錄結構
1.1. 夥伴系統演算法
在實際應用中，經常需要分配一組連續的頁框，而頻繁地申請和釋放不同大小的連續頁框，必然導致在已分配頁框的記憶體塊中分散了許多小塊的空閒頁框。這樣，即使這些頁框是空閒的，其他需要分配連續頁框的應用也很難得到滿足。
為了避免出現這種情況，linux核心中引入了夥伴系統演算法(buddy system)。把所有的空閒頁框分組為11個塊鍊錶，每個塊鍊錶分別包含大小為1，2，4，8，16，32，64，128，256，512和1024個連續頁框的頁框塊。最大可以申請1024個連續頁框，對應4mb大小的連續記憶體。每個頁框塊的第乙個頁框的實體地址是該塊大小的整數倍。
假設要申請乙個256個頁框的塊，先從256個頁框的鍊錶中查詢空閒塊，如果沒有，就去512個頁框的鍊錶中找，找到了則將頁框塊分為2個256個頁框的塊，乙個分配給應用，另外乙個移到256個頁框的鍊錶中。如果512個頁框的鍊錶中仍沒有空閒塊，繼續向1024個頁框的鍊錶查詢，如果仍然沒有，則返回錯誤。
頁框塊在釋放時，會主動將兩個連續的頁框塊合併為乙個較大的頁框塊。
1.2. slab分配器
slab分配器源於 solaris 2.4 的分配演算法，工作於物理記憶體頁框分配器之上，管理特定大小物件的快取，進行快速而高效的記憶體分配。
slab分配器為每種使用的核心物件建立單獨的緩衝區。linux 核心已經採用了夥伴系統管理物理記憶體頁框，因此 slab分配器直接工作於夥伴系統之上。每種緩衝區由多個 slab 組成，每個 slab就是一組連續的物理記憶體頁框，被劃分成了固定數目的物件。根據物件大小的不同，預設情況下乙個 slab 最多可以由 1024個頁框構成。出於對齊等其它方面的要求，slab 中分配給物件的記憶體可能大於使用者要求的物件實際大小，這會造成一定的記憶體浪費。
2. 常用記憶體分配函式
2.1. __get_free_pages
unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
__get_free_pages函式是最原始的記憶體分配方式，直接從夥伴系統中獲取原始頁框，返回值為第乙個頁框的起始位址。__get_free_pages在實現上只是封裝了alloc_pages函式，從**分析，alloc_pages函式會分配長度為1《幾種分配函式的比較
分配原理
最大記憶體 其他
__get_free_pages
直接對頁框進行操作
4mb適用於分配較大量的連續物理記憶體
kmem_cache_alloc
基於slab機制實現
128kb
適合需要頻繁申請釋放相同大小記憶體塊時使用
kmalloc
基於kmem_cache_alloc實現
128kb
最常見的分配方式，需要小於頁框大小的記憶體時可以使用
vmalloc
建立非連續物理記憶體到虛擬位址的對映
物理不連續，適合需要大記憶體，但是對位址連續性沒有要求的場合
dma_alloc_coherent
基於__alloc_pages實現
4mb適用於dma操作
ioremap
實現已知實體地址到虛擬位址的對映
適用於實體地址已知的場合，如裝置驅動
alloc_bootmem
在啟動kernel時，預留一段記憶體，核心看不見
小於物理記憶體大小，記憶體管理要求較高
注：表中提到的最大記憶體資料來自centos5.3 x86_64系統，其他系統和體系結構會有不同
Linux核心中常見記憶體分配函式
linux核心中採用了一種同時適用於32位和64位系統的記憶體分頁模型，對於32位系統來說，兩級頁表足夠用了，而在x86 64系統中，用到了四級頁表，如圖2 1所示。四級頁表分別為 l 頁全域性目錄 page global directory l 頁上級目錄 page upper directory...
Linux核心中常見記憶體分配函式
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Linux核心中記憶體分配函式
1.原理說明 linux核心中採 用了一種同時適用於32位和64位系統的內 存分頁模型，對於32位系統來說，兩級頁表足夠用了，而在x86 64系 統中，用到了四級頁表，如圖2 1所示。四級頁表分別為 頁全域性目錄 page global directory 頁上級目錄 page upper dire...