Linux平台上几个常见内核内存分配函数
linux 申请大容量内存的方法
linux 申请大容量内存的方法【原创版4篇】目录（篇1）1.引言：介绍 Linux 系统中申请大容量内存的需求2.内核空间申请内存的方法：讲解 kmalloc 函数及其特点3.用户态申请内核态内存的方法：介绍 brk 系统调用、setfs、getfs 以及 dommap 等方法4.Linux 内存管理机制：概述地址空间、页（page）管理以及物理内存分配5.预留内存和大块内存申请：讨论内核对于大内存申请的优化方法6.结论：总结 Linux 申请大容量内存的方法及特点正文（篇1）在 Linux 系统中，有时我们需要申请大容量的内存空间以满足程序运行的需求。
本文将介绍几种在 Linux 系统中申请大容量内存的方法。
首先，我们可以使用 kmalloc 函数来申请内核空间内存。
kmalloc 函数的原型为：void *kmalloc(size_t size, int flags)，其中 size 表示要分配的内存块大小，flags 表示分配标志，常用的有 (会引起睡眠) 和 (不引起睡眠，分配不到，立即返回)。
使用 kmalloc 函数申请的内存位于内核物理内存映射区域，物理上连续，与真实的物理地址只有一个固定偏移。
其次，如果我们需要在内核态使用用户态地址空间，可以采用以下几种方法：使用 brk 系统调用、setfs、getfs 以及 dommap 等。
这些方法可以在内核态和用户态之间映射物理内存，从而实现内核态访问用户态地址空间。
Linux 内存管理机制中，地址空间分为三个区域：DMA、normal 和highmem。
物理内存分配时，内核会根据不同的内存需求选择合适的区域进行分配。
而页（page）是 Linux 内存管理的基本单位，通常一页为 4KB。
在初始化时，内核为每个物理内存页建立一个 page 的管理结构。
针对大内存申请，Linux 内核也提供了一些优化方法。
例如，在申请大容量内存时，内核可以采用伙伴系统进行分配。
linux原子操作函数
linux原子操作函数Linux原子操作函数是一组用于实现多线程同步和互斥的函数。
在并发编程中，多个线程同时访问共享资源时，可能会导致数据的不一致或竞争条件的发生。
原子操作函数可以保证多线程之间的顺序性和一致性，从而避免了竞争条件的产生。
原子操作函数的特点是不可分割和不可中断，即在执行原子操作期间，不会被其他线程打断或者分割成多个步骤执行。
这种特性保证了原子操作的完整性，使多线程之间可以安全地共享资源。
Linux提供了多个原子操作函数，其中最常用的有以下几个：1. atomic_inc(原子增加)：该函数用于对指定的整型变量进行原子递增操作。
它保证了递增操作的完整性，不会被其他线程打断或者分割成多个步骤执行。
该函数常用于实现计数器等功能。
2. atomic_dec(原子减少)：与atomic_inc函数类似，该函数用于对指定的整型变量进行原子递减操作。
同样地，它也保证了递减操作的完整性。
3. atomic_add(原子加法)：该函数用于对指定的整型变量进行原子加法操作。
它可以将一个给定的值原子地加到指定的变量上，保证了整个加法操作的完整性和一致性。
4. atomic_sub(原子减法)：与atomic_add函数类似，该函数用于对指定的整型变量进行原子减法操作。
它可以将一个给定的值原子地从指定的变量上减去。
5. atomic_xchg(原子交换)：该函数用于原子地交换两个指定的值。
它可以保证交换操作的完整性，不会被其他线程打断。
6. atomic_cmpxchg(原子比较并交换)：该函数用于比较指定的变量的值与给定的期望值是否相等，如果相等则用新的值替换旧的值。
它是一种常用的原子操作，可以用于实现互斥锁等功能。
除了上述常用的原子操作函数外，Linux还提供了其他一些原子操作函数，如atomic_and、atomic_or、atomic_xor等，它们分别用于进行按位与、按位或和按位异或的原子操作。
Linux 系统下基于PCI 控制器(PLX9054)的DMA 编程
建立 DMA 操作环境的工作包括：PCI 设 备检测和初始化、DMA 缓冲区分配和中断处
关 键 词 ： Linux; PCI; DMA; 驱 动 程 序 ;
PLX9054;
Abstract: DMA is a way to quickly
transport large amount of data. DMA communication highly depends on operating system and certain hardware. This paper discusses the major problem and solution of DMA programming in Linux operating system. At the same time, an example is given to show how to design DMA communication with PLX9054-PCI controller.
PLX9054 是 PLX 公司生产的 PCI 总线接 口控制器芯片。PLX9054 符合 PCIV2.2 规范， 32 位，工作频率为 33MHz，拥有两个独立的 DMA 通道，传输速度达 132MB/s。PLX9054 提供了 PCI 总线、EEPROM、LOCAL 总线三个 接口，其中 LOCAL 总线有三种工作模式：M 模式、C 模式和 J 模式。在实际的数据采集 时， LOCAL 总线接口一般设置为 C 模式。 PLX9054 芯片在 PCI 总线和 LOCAL 总线之间 有三种直接的数据传输模式：PCI Initiator 模式--LOCAL 总线主设备通过 PLX9054 访问 PCI 总线存储空间和 I/O 空间;PCI Target 模式--PCI 总线主设备通过 PLX9054 访问 LOCAL 总线存储空间和 I/O 空间；DMA 方式 --PLX9054 作为两总线的主设备，实现 PCI 总线存储空间与 LOCAL 总线存储空间之间的 数据传输。
glib常用库函数和一些定义
glib常⽤库函数和⼀些定义glib库是Linux平台下最常⽤的C语⾔函数库，它具有很好的可移植性和实⽤性。
glib是Gtk +库和Gnome的基础。
glib可以在多个平台下使⽤，⽐如Linux、Unix、Windows等。
glib为许多标准的、常⽤的C语⾔结构提供了相应的替代物。
使⽤glib库的程序都应该包含glib的头⽂件glib.h。
########################### glib基本类型定义： ##############################整数类型：gint8、guint8、gint16、guint16、gint32、guint32、gint64、guint64。
不是所有的平台都提供64位整型，如果⼀个平台有这些， glib会定义G_HAVE_GINT64。
类型gshort、glong、gint和short、long、int完全等价。
布尔类型：gboolean：它可使代码更易读，因为普通C没有布尔类型。
Gboolean可以取两个值：TRUE和FALSE。
实际上FALSE定义为0，⽽TRUE定义为⾮零值。
字符型：gchar和char完全⼀样，只是为了保持⼀致的命名。
浮点类型：gfloat、gdouble和float、double完全等价。
指针类型：gpointer对应于标准C的void *，但是⽐void *更⽅便。
指针gconstpointer对应于标准C的const void *（注意，将const void *定义为const gpointer是⾏不通的########################### glib的宏 ##############################⼀些常⽤的宏列表#include <glib.h>TRUEFALSENULLMAX(a, b)MIN(a, b)ABS ( x )CLAMP(x, low, high)TRUE / FALSE / NULL就是1 / 0 / ( ( v o i d * ) 0 )。
linux系统内核参数优化-linux快速入门教程
linux系统内核参数优化-linux快速⼊门教程内核的 shmall 和 shmmax 参数SHMMAX= 配置了最⼤的内存segment的⼤⼩ ------>这个设置的⽐SGA_MAX_SIZE⼤⽐较好。
SHMMIN= 最⼩的内存segment的⼤⼩SHMMNI= 整个系统的内存segment的总个数SHMSEG= 每个进程可以使⽤的内存segment的最⼤个数配置信号灯（ semphore ）的参数：SEMMSL= 每个semphore set⾥⾯的semphore数量 -----> 这个设置⼤于你的process的个数吧，否则你不得不分多个semphore set，好像有process+n之说，我忘了n是⼏了。
SEMMNI= 整个系统的semphore set总数SEMMNS=整个系统的semphore总数shmall 是全部允许使⽤的共享内存⼤⼩，shmmax 是单个段允许使⽤的⼤⼩。
这两个可以设置为内存的 90%。
例如 16G 内存，16*1024*1024*1024*90% = 15461882265，shmall 的⼤⼩为 15461882265/4k(getconf PAGESIZE可得到) = 3774873。
修改 /etc/sysctl.confkernel.shmmax=15461882265kernel.shmall=3774873kernel.msgmax=65535kernel.msgmnb=65535执⾏ sudo sysctl -p可以使⽤ ipcs -l 看结果。
ipcs -u 可以看到实际使⽤的情况========================================================================linux 内存管理⼀、前⾔本⽂档针对OOP8⽣产环境，具体优化策略需要根据实际情况进⾏调整；本⽂档将在以下⼏个⽅⾯来阐述如何针对RedHat Enterprise Linux 进⾏性能优化。
linux内存分配机制
linux内存分配机制Linux操作系统的内存管理机制是指操作系统如何管理和分配系统的物理内存。
Linux使用虚拟内存管理机制来管理内存资源，以提供给应用程序更大的内存空间并保证系统的稳定性。
Linux的内存管理机制包括以下几个方面：1.虚拟内存管理：虚拟内存是一种将主存中的物理地址与应用程序中的虚拟地址进行映射的技术。
通过虚拟内存管理机制，Linux可以将应用程序需要的内存空间按需从硬盘加载到物理内存，以满足应用程序的要求。
这样，应用程序能够访问比物理内存更大的内存空间，并且不需要关心实际的物理内存地址。
2.页面调度和换入换出：Linux将内存按照固定大小的页面（通常为4KB）进行管理。
物理内存被分成多个页面框，每个页面框可以存放一个页面。
当应用程序需要更多内存时，Linux会将一部分不常用的页面从物理内存中换出到硬盘上的交换空间，以腾出空间给新的页面。
而当应用程序访问换出到硬盘的页面时，Linux会将其换入到物理内存中。
3.页表和地址映射：为了实现虚拟内存的管理，Linux使用页表来存储虚拟地址与物理地址之间的映射关系。
每个进程都有自己的页表，用于将进程的虚拟地址转换为物理地址。
Linux使用多级页表来管理大内存空间，以节省内存空间的开销。
4.内存分配算法：Linux通过伙伴系统进行内存的分配。
伙伴系统将整个物理内存按照2的幂次进行划分，并以块为单位进行分配。
当应用程序请求一定大小的内存时，Linux会查找并分配与请求大小最接近的2的幂次块。
如果没有找到合适的块，则会从较大的块中进行分割，直到找到合适的块。
5.内存回收和回收算法：Linux通过页面置换算法回收不再使用的内存页面，以便将其分配给其他进程。
常用的页面置换算法包括最近最少使用（LRU）算法和时钟置换算法。
Linux还通过SLAB分配器来回收和管理内核对象的内存。
总结起来，Linux的内存分配机制包括虚拟内存管理、页面调度和换入换出、页表和地址映射、内存分配算法以及内存回收和回收算法。
linux内核进程cpu调度基本原理
linux内核进程cpu调度基本原理Linux内核的CPU调度基本原理是通过多任务处理，将CPU 时间片分配给不同的进程或线程来实现。
1. 调度策略：Linux内核支持多种调度策略，包括先来先服务（FCFS）、时间片轮转、优先级调度等。
默认的调度策略是时间片轮转调度策略，即每个进程被分配一个时间片，在时间片用完之后，将CPU切换到下一个就绪状态的进程上。
2. 就绪队列：内核会维护一个就绪队列，存放所有准备好运行但还未分配CPU时间的进程。
根据进程的优先级和调度策略，内核会从就绪队列中选择一个合适的进程来执行。
3. 进程优先级：每个进程都有一个优先级值，表示其重要性和紧急程度。
较高优先级的进程在调度时会获得更多的CPU时间。
Linux内核使用动态优先级调度策略，根据进程的历史行为和资源使用情况动态调整进程的优先级。
4. 时间片和抢占：时间片是CPU分配给进程的最小单位，当一个进程的时间片用完后，如果它还未完成，内核会将其置于就绪队列末尾，并将CPU分配给下一个就绪进程。
此外，Linux 内核支持抢占式调度，即当一个优先级更高的进程出现时，可立
即抢占当前运行的进程，将CPU资源分配给新的进程。
5. 实时进程：除了普通进程，Linux内核还支持实时进程。
实时进程具有更高的优先级和较小的延迟要求，它们得到更快的响应时间。
实时进程的调度算法相对于普通进程更加严格，以满足实时性要求。
Linux内核的CPU调度基本原理是通过就绪队列、进程优先级和时间片轮转等策略，将CPU时间动态地分配给不同的进程或线程，以完成多任务处理。
linux核心函数
linux核心函数Linux 内核是操作系统的核心部分，它提供了操作系统的核心功能，包括进程管理、内存管理、文件系统等。
Linux 内核的源代码中包含了大量的函数，用于实现各种操作系统的功能。
以下是一些Linux 内核中常见的核心函数，它们扮演着关键的角色：1.进程管理函数：–fork()：创建一个新的进程。
–exec()：在当前进程中执行一个新的程序。
–wait()：等待子进程结束。
–exit()：终止当前进程。
2.调度和任务管理函数：–schedule()：进行进程调度。
–yield()：主动让出CPU，将当前进程移动到就绪队列的末尾。
–wake_up_process()：唤醒一个等待中的进程。
3.内存管理函数：–kmalloc()：在内核中分配内存。
–kfree()：释放内核中的内存。
–vmalloc()：在虚拟地址空间中分配内存。
4.文件系统函数：–open()：打开一个文件。
–read()：从文件中读取数据。
–write()：向文件中写入数据。
–close()：关闭文件。
5.设备驱动函数：–register_chrdev()：注册字符设备。
–unregister_chrdev()：注销字符设备。
–request_irq()：注册中断处理函数。
6.网络函数：–socket()：创建套接字。
–bind()：将套接字与地址绑定。
–listen()：侦听传入连接请求。
–accept()：接受传入的连接请求。
7.定时器和时钟函数：–timer_create()：创建一个定时器。
–timer_settime()：设置定时器的时间。
–gettimeofday()：获取当前时间。
8.同步和互斥函数：–spin_lock()：获取自旋锁。
–spin_unlock()：释放自旋锁。
–mutex_lock()：获取互斥锁。
–mutex_unlock()：释放互斥锁。
这些函数仅仅是Linux 内核中众多函数的一小部分，Linux 内核的源代码非常庞大而复杂，包含了各种各样的功能和模块。
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[导读]Linux平台上几个常见内核内存分配函数
* kmalloc
Prototype:
#include
void *kmalloc(size_t size, int flags);
Kmalloc分配一段未清0的连续物理内存页，并返回虚存地址。
优点是快，并且可指定flag，如DMA内存，高地址区域内存等。
缺点是不能分配大于128KB(处于跨平台考虑)，几个重要的flag：
GFP_ATOMIC
Used to allocate memory from interrupt handlers and other code outside of a process context. Never sleeps.
GFP_KERNEL
Normal allocation of kernel memory. May sleep.
GFP_USER
Used to allocate memory for user-space pages; it may sleep.
GFP_HIGHUSER
Like GFP_USER, but allocates from high memory, if any. High memory is described in the next subsection.
*__get_free_pages
Prototype:
_ _get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order);
返回2^order个未清0连续物理页面，flags与kmalloc中flags一致，允许的最大order
值为10或者11(根据体系结构不同)
*alloc_pages
Prototype:
struct page *alloc_pages_node(int nid, unsigned int flags,
unsigned int order);
Kernel中页分配器实现，__get_free_pages即调用alloc_pages实现的
The real core of the Linux page allocator is a function called alloc_pages_node:
*vmalloc
分配地址连续虚存，而不保证物理地址连续，大部分情况下适合“软件”，而不是驱动程序。
相对而言，kmalloc和__get_free_pages虚存map到物理内存只需要增减一个偏移，而使用vmalloc分配需要修改页表，故vmalloc的开销较大，分配少数几个页面的效率太低。
*per-cpu variables
Each cpu hold an independant copy in their respective processor's caches, so there is no lock required and improve better performance, implemented as a linux 2.6 feature. Defined in .
DEFINE_PER_CPU(type, name);
get_cpu_var(sockets_in_use)++;
put_cpu_var(sockets_in_use);
* slab allocator(lookaside cache)
从Memcached的实现知道有这么一个内存管理策略，其显着特点是分配一组相同大小的内存块作为内存池，其实现对应于源代码中的和mm/slab.c。
Prototype:
#include
kmem_cache_t *kmem_cache_create(char *name, size_t size, size_t offset,
unsigned long flags, constructor( ), destructor( ));
int kmem_cache_destroy(kmem_cache_t *cache);
/proc/slabinfo
A virtual file containing statistics on slab cache usage.
原文出自【比特网】，转载请保留原文链接：/126/11138126.shtml。