Разработка ядра Linux
вернуться

Лав Роберт
Шрифт:

Получение страниц заполненных нулями

Для того чтобы получаемые страницы памяти были заполнены нулями, необходимо использовать следующую функцию.

unsigned long get_zeroed_page(unsigned int gfp_mask);

Эта функция аналогична функции

__get_free_page
, за исключением того, что после выделения страницы памяти она заполняется нулями. Это полезно для страниц памяти, которые возвращаются в пространство пользователя, так как случайный "мусор", который находится в страницах памяти, может оказаться не совсем случайным и случайно может содержать некоторые (например, секретные) данные. Все данные необходимо обнулить или очистить каким-либо другим образом перед тем, как возвращать информацию в пространство пользователя, чтобы при этом не пострадала безопасность системы. В табл. 11.2 приведен список всех низкоуровневых средств выделения памяти.

Таблица 11.2. Низкоуровневые средства выделения памяти

Функция Описание
alloc_page(gfp_mask)
 Выделяет одну страницу памяти и возвращает указатель на соответствующую ей структуру
page
alloc_pages(gfp_mask, order)
 Выделяет 2
order
страниц памяти и возвращает указатель на структуру
page
первой страницы
__get_free_page(gfp_mask)
 Выделяет одну страницу памяти и возвращает указатель на ее логический адрес
__get_free_pages(gfp_mask, order)
 Выделяет 2
order
страниц памяти и возвращает указатель на логический адрес первой страницы
get_zeroed_page(gfp_mask)
 Выделяет одну страницу памяти, обнуляет ее содержимое и возвращает указатель на ее логический адрес

Освобождение страниц

Для освобождения страниц, которые больше не нужны, можно использовать следующие функции.

void __free_pages(struct page *page, unsigned int order);

void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order);

void free_page(unsigned long addr);

Необходимо быть внимательными и освобождать только те страницы памяти, которые вам выделены. Передача неправильного значения параметра

page
,
addr
или
order
может привести к порче данных. Следует помнить, что ядро доверяет себе. В отличие от пространства пользователя, ядро с удовольствием зависнет, если вы попросите. Рассмотрим пример. Мы хотим выделить 8 страниц памяти.

page = __get_free_pages(GFP_KERNEL, 3);

if (!page) {

 /* недостаточно памяти: эту ошибку необходимо обработать самим! */

 return -ENOMEM;

}

/* переменная 'page' теперь содержит адрес

первой из восьми страниц памяти */

free_pages(page, 3);

/*

* наши страницы памяти теперь освобождены и нам больше нельзя

* обращаться по адресу, который хранится в переменной 'page'

*/

Значение

GFP_KERNEL
, которое передается в качестве параметра, — это пример флага
gfp_mask
, который скоро будет рассмотрен детально.

Обратите внимание на проверку ошибок после вызова функции

__get_free_pages
. Выделение памяти в ядре может быть неудачным, поэтому код должен проверить и при необходимости обработать соответствующую ошибку. Это может означать, что придется пересмотреть все операции, которые были до этого сделаны. В связи с этим, часто имеет смысл выделять память в самом начале подпрограммы, чтобы упростить обработку ошибок. В противном случае после попытки выделения памяти отмена ранее выполненных действий может оказаться сложной.

Низкоуровневые функции выделения памяти полезны, когда необходимы участки памяти, которые находятся в смежных физических страницах, особенно если необходима одна страница или очень большое количество страниц. Для более общего случая, когда необходимо выделить заданное количество байтов памяти, ядро предоставляет функцию

kmalloc
.

Функция

kmalloc

Функция

kmalloc
работает аналогично функции
malloc
пространства пользователя, за исключением того, что добавляется еще один параметр
flags
. Функция
kmalloc
— это простой интерфейс для выделения в ядре участков памяти размером в заданное количество байтов. Если необходимы смежные страницы физической памяти, особенно когда их количество близко целой степени двойки, то ранее рассмотренные интерфейсы могут оказаться лучшим выбором. Однако для большинства операций выделения памяти в ядре функция
kmalloc
— наиболее предпочтительный интерфейс.

Рассматриваемая функция определена в файле

<linux/slab.h>
следующим образом.

void * kmalloc(size_t size, int flags);

Данная функция возвращает указатель на участок памяти, который имеет размер хотя бы

size
байт [63] . Выделенный участок памяти содержит физически смежные страницы. В случае ошибки функция возвращает значение
NULL
. Выделение памяти в ядре заканчивается успешно, только если доступно достаточное количество памяти. Поэтому после вызова функции
kmalloc
всегда необходимо проверять возвращаемое значение на равенство значению
NULL
и соответственным образом обрабатывать ошибку.

63

Данная функция может выделить памяти больше, чем указано, и нет никакой возможности узнать, на сколько больше! Поскольку в своей основе система выделения памяти в ядре базируется на страницах, некоторые запросы на выделение памяти могут округляться, чтобы хорошо вписываться е области доступной памяти. Ядро никогда не выделит меньше памяти, чем необходимо. Если ядро не в состоянии найти хотя бы указанное количество байтов, то операция завершится неудачно и функции возвратит значение

NULL
.

Рассмотрим пример. Допустим, нам необходимо выделить достаточно памяти для того, чтобы в ней можно было разместить некоторую воображаемую структуру

dog
.

struct dog *ptr;

ptr = kmalloc(sizeof (struct dog), GFP_KERNEL);

if (!ptr)

 /* здесь обработать ошибку ... */

Если вызов функции

kmalloc
завершится успешно, то переменная
ptr
будет указывать на область памяти, размер которой больше указанного значения или равен ему. Флаг
GFP_KERNEL
определяет тип поведения системы выделения памяти, когда она пытается выделить необходимую память при вызове функции
kmalloc
.