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linux内核中如何向slab内存分配器申请内存

article 2024/11/18 9:41:13

在 Linux 内核中，slab 内存分配器是一种高效的内存管理机制，用于管理对象的分配和释放，特别适用于频繁分配和释放固定大小的内存块的场景。slab 分配器为每个缓存创建一个内存池，每个缓存池对应一种对象类型。通过这种方式，它减少了内存碎片并提高了分配效率。

使用 slab 内存分配器分配内存的步骤

创建一个 slab 缓存：首先，你需要使用 kmem_cache_create 创建一个 slab 缓存。这是一个描述特定对象类型内存池的结构。
从 slab 缓存中分配内存：使用 kmem_cache_alloc 从已经创建的 slab 缓存中分配内存。
释放内存：当不再需要这块内存时，使用 kmem_cache_free 释放它。

示例代码：
假设我们要创建一个缓存来管理 struct my_struct 类型的内存对象，并且从中分配内存。


#include <linux/slab.h>  // 包含slab相关函数
#include <linux/kernel.h>  // 包含 printk

// 定义一个结构体
struct my_struct {
    int a;
    char b;
};

// 全局变量，保存 slab 缓存的指针
static struct kmem_cache *my_struct_cache = NULL;

// 初始化 slab 缓存
static int __init my_init(void)
{
    // 创建 slab 缓存
    my_struct_cache = kmem_cache_create("my_struct_cache", sizeof(struct my_struct), 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
    if (!my_struct_cache) {
        printk(KERN_ERR "Failed to create slab cache\n");
        return -ENOMEM;
    }
    printk(KERN_INFO "Slab cache created successfully\n");

    return 0;
}

// 分配内存
static void *alloc_my_struct(void)
{
    struct my_struct *obj;

    // 从 slab 缓存中分配内存
    obj = kmem_cache_alloc(my_struct_cache, GFP_KERNEL);
    if (!obj) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory from slab cache\n");
        return NULL;
    }

    printk(KERN_INFO "Memory allocated from slab cache\n");

    return obj;
}

// 释放内存
static void free_my_struct(struct my_struct *obj)
{
    // 释放 slab 缓存中的内存
    kmem_cache_free(my_struct_cache, obj);
    printk(KERN_INFO "Memory freed from slab cache\n");
}

// 模块退出时清理
static void __exit my_exit(void)
{
    // 销毁 slab 缓存
    if (my_struct_cache) {
        kmem_cache_destroy(my_struct_cache);
        printk(KERN_INFO "Slab cache destroyed\n");
    }
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);