時間：2015-06-28 00:00:00 來源：IT貓撲網(wǎng) 作者：網(wǎng)管聯(lián)盟 我要評論(1)
這周BSP那邊碰到一個蠻嚴重的issue：
循環(huán)放電影，v4l2 output driver的 dma_alloc很容易就失敗，kernel panic，dump出當前buddy系統(tǒng)的狀態(tài)。
初步分析是由于內(nèi)存fragment導致沒有足夠大的連續(xù)內(nèi)存分配給v4l output driver。開始debug
首先通過/proc/buddyinfo 在播放電影時候不間斷的dump buddy狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)大塊內(nèi)存塊：256K － 4MB block
減少的很迅速，1－2小時后，buddy中就不存在大塊連續(xù)內(nèi)存。這證明了初步分析是正確的，但是還不知道是誰導致了fragment，是應用層，還是v4l2 driver本身？
接下來添加一個NORMAL zone（arm體系中就DMA一個zone，所以application和dma都使用一個buddy系統(tǒng)），讓普通內(nèi)存分配和dma隔開。繼續(xù)測試，發(fā)現(xiàn)dma zone中的內(nèi)存塊狀態(tài)在最初很正常，但NORMAL zone的內(nèi)存卻在急劇減少，最終NORMAL zone已經(jīng)沒有足夠內(nèi)存給application，kernel轉(zhuǎn)而向DMA zone申請，最終issue重現(xiàn)。
現(xiàn)在問題很清楚了，application發(fā)生內(nèi)存leak，很嚴重的leak。但是dma_alloc這邊會沒有問題馬？
Fred在看了我描述的問題后，指出了dma_alloc中算法的一些問題：當向buddy申請完足夠size的2^的內(nèi)存塊后，
該函數(shù)會釋放在申請塊中多余的page，加速了fragment。后來我們做了一個實驗，將dma_alloc里的釋放多余頁的功能去掉，fragment的速度大大減緩。
經(jīng)過上周對這個issue的研究，我開始重新總結(jié)kernel里對內(nèi)存分配的方式和方法，總結(jié)如下：
頁分配
unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
直接從buddy系統(tǒng)中獲得原始頁。最原始的分配方式。
slab分配器
1. 通用 cache
void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
kmalloc 基于以下幾種size的mem cache：32, 64, 128, 256, 512, 1,024, 2,048, 4,096,
8,192, 16,384, 32,768, 65,536 和 131,072 bytes。其本質(zhì)也是調(diào)用kmem_cache_alloc來分配
object。所以kmalloc一次最大可分配的size為128KB。kmalloc分配速度很快，在分配時需注意gfp flag
參數(shù)：在不interrupt上下文（ISR, softirq, tasklet）及不可睡眠上下文使用GFP_ATOMIC。
內(nèi)核還增加了內(nèi)存清零的分配函數(shù)：kzalloc。
2. 專用 cache
kmem_cache_create()
void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *cachep, gfp_t flags)
如果你需要頻繁的分配和釋放某個結(jié)構(gòu)，建議不要采用kmalloc，而是自己在slab系統(tǒng)中創(chuàng)建memory cache。
指定該結(jié)構(gòu)的object size。分配時使用kmem_cache_alloc。同樣的slab object大小也有限制，一般情況下一個MAX_OBJ_ORDER是5，也就是32個頁，128KB。
非連續(xù)內(nèi)存分配
void *vmalloc(unsigned long size)
超過128KB的內(nèi)存顯然不能使用slab分配，并且當申請的連續(xù)內(nèi)存大小不能在buddy系統(tǒng)中得到滿足，那么就需要使用vmalloc。vmalloc為了把物理的非連續(xù)頁一個個映射，從而導致比直接內(nèi)存映射大的多的后援緩沖區(qū)抖動。除非需要特別大的內(nèi)存，否則盡量不要使用vmalloc。
基于DMA 分配
void * dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *handle, gfp_t gfp)
在某些arch中，可以使用dma_alloc_coherent來分配DMA專用內(nèi)存。列入在arch/arm/mm/consistent.c中，該函數(shù)先分配最小可滿足size的2^order內(nèi)存，然后釋放2^order-size多余的頁給buddy。而arch/i386/
kernel/pci-dma.c中，則直接分配2^order塊內(nèi)存。
直接映射分配
ioremap(unsigned long phys_addr, size_t size)
int remap_pfn_range(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
unsigned long pfn, unsigned long size, pgprot_t prot)
在某些體系結(jié)構(gòu)中，我們可以保留memory map段上的某一個區(qū)域，作為dma或其他設備的專有內(nèi)存。
這段內(nèi)存并不在kernel buddy的控制之下（沒有被放入mem_maps），你也無法從以上幾種分配方式中得到這些內(nèi)存。這個時候，你可以用ioremap和remap_pfn_range將這段內(nèi)存直接映射到vm上。
關(guān)鍵詞標簽：Linux,Kernel內(nèi)存
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