Linux內核中常見內存分配函數（一）

linux內核中采 用了一種同時適用於32位和64位係統的內存分頁模型，對於32位係統來說，兩級頁表足夠用了，而在x86_64係 統中，用到了四級頁表。

　　* 頁全局目錄(Page Global Directory)

　　* 頁上級目錄(Page Upper Directory)

　　* 頁中間目錄(Page Middle Directory)

　　* 頁表(Page Table)

　　頁全局目錄包含若幹頁上級目錄的地址，頁上級目錄又依次包含若幹頁中間目錄的地址

，而頁中間目錄又包含若幹頁表的地址，每一個頁表項指 向一個頁框。linux中采用4KB大小的 頁框作為標準的內存分配單元。

　　多級分頁目錄結構

　　夥伴係統算法

　　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內存塊中分散了許多小塊的 空閑頁框。這樣，即使這些頁框是空閑的，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內核中引入了夥伴係統算法(buddy system)。把所有的空

       閑頁框分組為11個 塊鏈表，每個塊鏈表分別包含大小為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大小的連續內存。每個頁框塊的第一個頁框的物理地址是該塊大小的整數倍。

　　假設要申請一個256個頁框的塊，先從256個頁框的鏈表中查找空閑塊，如果沒有，就

512個 頁框的鏈表中找，找到了則將頁框塊分為2個256個 頁框的塊，一個分配給應用，另外一個移到256個頁框的鏈表中。如果512個頁框的鏈表中仍沒有空閑塊，繼續向1024個頁 框的鏈表查找，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並為一個較大的頁框塊。

　　slab分 配器

　　slab分配器源於 Solaris 2.4 的分配算法，工作於物理內存頁框分配器之上，管理特

定大小對象的緩存，進行快速而高效的內存分配。

　　slab分配器為每種使用的內核對象建立單獨的緩衝區。linux 內核已經采用了夥伴係統

管理物理內存頁框，因此 slab分配器直接工作於夥伴係統之上。每種緩衝區由多個 slab

組成，每個 slab就是一組連續的物理內存頁框，被劃分成了固定數目的對象。根據對象大小的不同，缺省情況下一個slab 最多可以由 1024個頁框構成。出於對齊等其它方麵的要求，slab 中分配給對象的內存可能大於用戶要求的對象實際大小，這會造成一定的內存浪費。