Linux内核中常见内存分配函数（一）

linux内核中采 用了一种同时适用于32位和64位系统的内存分页模型，对于32位系统来说，两级页表足够用了，而在x86_64系 统中，用到了四级页表。

* 页全局目录(Page Global Directory)

* 页上级目录(Page Upper Directory)

* 页中间目录(Page Middle Directory)

* 页表(Page Table)

页全局目录包含若干页上级目录的地址，页上级目录又依次包含若干页中间目录的地址

，而页中间目录又包含若干页表的地址，每一个页表项指 向一个页框。 linux中采用4KB大小的 页框作为标准的内存分配单元。

多级分页目录结构

伙伴系统算法

在实际应用中，经常需要分配一组连续的页框，而频繁地申请和释放不同大小的连续页

框，必然导致在已分配页框的内存块中分散了许多小块的 空闲页框。这样，即使这些页框是空闲的，其他需要分配连续页框的应用也很难得到满足。

为了避免出现这种情况，linux内核中引入了伙伴系统算法(buddy system)。把所有的空

       闲页框分组为11个 块链表，每个块链表分别包含大小为1，2，4，8，16，32，64，128，256，512和1024个连续页框的页框块。最大可以申请1024个连续页框，对应4MB大小的连续内存。每个页框块的第一个页框的物理地址是该块大小的整数倍。

假设要申请一个256个页框的块，先从256个页框的链表中查找空闲块，如果没有，就

512个 页框的链表中找，找到了则将页框块分为2个256个 页框的块，一个分配给应用，另外一个移到256个页框的链表中。如果512个页框的链表中仍没有空闲块，继续向1024个页 框的链表查找，如果仍然没有，则返回错误。

页框块在释放时，会主动将两个连续的页框块合并为一个较大的页框块。

slab分 配器

slab分配器源于 Solaris 2.4 的分配算法，工作于物理内存页框分配器之上，管理特

定大小对象的缓存，进行快速而高效的内存分配。

slab分配器为每种使用的内核对象建立单独的缓冲区。 linux 内核已经采用了伙伴系统

管理物理内存页框，因此 slab分配器直接工作于伙伴系统之上。每种缓冲区由多个 slab

组成，每个 slab就是一组连续的物理内存页框，被划分成了固定数目的对象。根据对象大小的不同，缺省情况下一个slab 最多可以由 1024个页框构成。出于对齐等其它方面的要求，slab 中分配给对象的内存可能大于用户要求的对象实际大小，这会造成一定的内存浪费。