Linux通过伙伴系统申请内核内存的函数有哪些?

封面图 • 2025-05-04 • Linux

在 Linux 内核中，伙伴系统（Buddy System）是一种用于管理物理内存的算法。它主要用于分配和释放连续的物理内存块。Linux 内核通过伙伴系统来处理内核内存的分配请求。以下是与伙伴系统相关的几个主要函数：

### 1. `alloc_pages()`
- **功能**: 分配一组连续的物理页面。
- **参数**:
  - `gfp_mask`: 指定分配标志，例如是否允许睡眠、是否需要高阶内存等。
  - `order`: 指定要分配的页面数量，`2^order` 个页面。
- **返回值**: 返回一个指向分配到的页结构 (`struct page`) 的指针。

### 2. `alloc_pages_current()`
- **功能**: 类似于 `alloc_pages()`，但它使用当前进程的 `gfp_mask` 标志进行分配。
- **参数**: 无额外参数，直接使用当前进程的分配标志。
- **返回值**: 返回分配到的页结构 (`struct page`)。

### 3. `__get_free_pages()`
- **功能**: 分配连续的虚拟地址空间并映射到连续的物理页面。
- **参数**:
  - `gfp_mask`: 分配标志。
  - `order`: 要分配的页面数量。
- **返回值**: 返回分配到的虚拟地址。

### 4. `get_zeroed_page()`
- **功能**: 分配一个零初始化的页。
- **参数**: `gfp_mask` 分配标志。
- **返回值**: 返回分配到的虚拟地址。

### 5. `free_pages()`
- **功能**: 释放通过 `__get_free_pages()` 或 `get_zeroed_page()` 分配的物理页面。
- **参数**:
  - `addr`: 要释放的虚拟地址。
  - `order`: 分配时的 `order` 值。
- **返回值**: 无。

### 6. `free_page()`
- **功能**: 释放单个页面。
- **参数**:
  - `addr`: 要释放的虚拟地址。
- **返回值**: 无。

### 7. `alloc_contig_range()`
- **功能**: 分配一段连续的物理内存范围。
- **参数**:
  - `start_pfn`: 起始页帧号。
  - `end_pfn`: 结束页帧号。
  - `mode`: 分配模式。
- **返回值**: 成功返回 `true`，失败返回 `false`。

### 8. `free_contig_range()`
- **功能**: 释放一段连续的物理内存范围。
- **参数**:
  - `pfn`: 起始页帧号。
  - `nr_pages`: 要释放的页数。
- **返回值**: 成功返回 `true`，失败返回 `false`。

这些函数是 Linux 内核中与伙伴系统相关的常用接口，用于管理和分配物理内存。它们通常在内核驱动程序或内核模块中使用，以满足对连续物理内存的需求。