vmalloc과 kmalloc의 차이점은 무엇입니까?

나는 주변을 훑어 본 결과 kmalloc, 연속적인 물리적 메모리 블록을 확보 할 수 있으므로. 그러나 원하는 kmalloc연속 물리적 블록을 찾을 수없는 경우 에도 실패 할 수있는 것처럼 보입니다 .
연속적인 메모리 블록을 사용하면 어떤 이점이 있습니까? 특히, 시스템 호출 에서 연속적인 물리적 메모리 블록 이 필요한 이유는 무엇입니까? 그냥 사용할 수없는 이유가 있나요 ? 마지막으로 시스템 호출을 처리하는 동안 메모리를 할당하려면 어떻게 지정해야 합니까? 시스템 호출이 원자 적 컨텍스트에서 실행됩니까?vmalloc
GFP_ATOMIC

GFP_ATOMIC
할당은 우선 순위가 높고 잠들지 않습니다. 이것은 인터럽트 핸들러, 하반부 및 잠을 잘 수없는 기타 상황에서 사용할 플래그입니다.

GFP_KERNEL 이것은 정상적인 할당이며 차단 될 수 있습니다. 수면에 안전 할 때 프로세스 컨텍스트 코드에서 사용할 플래그입니다.

물리적으로 주소가 지정된 버스 (예 : PCI)의 DMA 장치가 버퍼에 액세스 할 경우 물리적으로 인접한 메모리 사용에 대해서만 걱정하면됩니다. 문제는 많은 시스템 호출이 버퍼가 결국 DMA 장치로 전달되는지 여부를 알 수 없다는 것입니다. 버퍼를 다른 커널 하위 시스템으로 전달하면 실제로 어디로 갈지 알 수 없습니다. 커널이 현재 DMA 용 버퍼를 사용하지 않더라도 향후 개발에서는 그렇게 할 수 있습니다.

vmalloc은 버퍼 공간을 사실상 인접한 범위로 다시 매핑해야 할 수 있으므로 kmalloc보다 느린 경우가 많습니다. kmalloc은 다시 매핑되지 않지만 GFP_ATOMIC으로 호출되지 않으면 kmalloc이 차단 될 수 있습니다.

kmalloc은 제공 할 수있는 버퍼의 크기가 제한됩니다. 128KB ^*) . 정말 큰 버퍼가 필요한 경우 vmalloc 또는 부팅시 높은 메모리 예약과 같은 다른 메커니즘을 사용해야합니다.

^*) 이것은 이전 커널에 해당됩니다. 최근 커널 (2.6.33.2에서 테스트)에서 단일 kmalloc의 최대 크기는 최대 4MB입니다! (나는 이것에 대해 상당히 상세한 글을 썼습니다 .) — kaiwan

시스템 호출의 경우 GFP_ATOMIC을 kmalloc ()에 전달할 필요가 없으며 GFP_KERNEL을 사용할 수 있습니다. 당신은 인터럽트 핸들러가 아닙니다. 어플리케이션 코드는 트랩을 통해 커널 컨텍스트에 들어갑니다. 그것은 인터럽트가 아닙니다.

간단한 대답 : Linux 장치 드라이버를 다운로드 하고 메모리 관리에 대한 장을 읽으십시오.

진지하게 이해해야 할 커널 메모리 관리와 관련된 미묘한 문제가 많이 있습니다. 문제를 디버깅하는 데 많은 시간을 할애합니다.

vmalloc ()은 커널이 가상 메모리를 거의 사용하지 않기 때문에 거의 사용되지 않습니다. kmalloc ()은 일반적으로 사용되지만 다른 플래그의 결과가 무엇인지 알아야하며 실패 할 때 발생하는 상황을 처리하기위한 전략이 필요합니다. 특히 제안한대로 인터럽트 처리기에있는 경우에는 더욱 그렇습니다.

로버트 러브 (Robert Love)의 리눅스 커널 개발 (12 장, 3 판 244 페이지)은 이에 대해 매우 분명하게 대답합니다.

예, 많은 경우에 물리적으로 연속적인 메모리가 필요하지 않습니다. 커널에서 kmalloc이 vmalloc보다 많이 사용되는 주된 이유는 성능 때문입니다. 이 책은 vmalloc을 사용하여 큰 메모리 청크를 할당 할 때 커널이 물리적으로 연속되지 않은 청크 (페이지)를 단일 연속 가상 메모리 영역에 매핑해야한다고 설명합니다. 메모리가 사실상 인접하고 물리적으로 비 연속적이기 때문에 여러 가상-물리적 주소 매핑을 페이지 테이블에 추가해야합니다. 그리고 최악의 경우 페이지 테이블에 추가되는 매핑 의 수 (버퍼 크기 / 페이지 크기)가 있습니다.

또한이 버퍼에 액세스 할 때 TLB (최근 가상 대 실제 주소 매핑을 저장하는 캐시 항목)에 대한 부담을 추가합니다. 이것은 스 래싱으로 이어질 수 있습니다 .

kmalloc()및 vmalloc()기능 바이트 크기의 청크 커널 메모리를 얻기위한 단순한 인터페이스이다.

1. 이 kmalloc()기능은 페이지가 물리적으로 연속적이며 사실상 연속적임을 보장합니다.

2. 이 vmalloc()함수는와 비슷한 방식으로 작동합니다 kmalloc(). 단, 가상적으로 만 연속적이고 물리적으로 연속적 일 필요는없는 메모리를 할당한다는 점이 다릅니다.

연속적인 메모리 블록을 사용하면 어떤 이점이 있습니까? 특히 시스템 호출에서 연속적인 물리적 메모리 블록이 필요한 이유는 무엇입니까? vmalloc을 사용할 수없는 이유가 있습니까?

Google의 "I 'm Feeling Lucky"에서 제공 vmalloc:

kmalloc은 매우 큰 영역이 필요하지 않는 한 선호되는 방법입니다. 문제는 일부 하드웨어 장치에서 DMA를 수행하려면 kmalloc을 사용해야하며 더 큰 청크가 필요할 수 있다는 것입니다. 해결책은 메모리가 조각화되기 전에 가능한 한 빨리 메모리를 할당하는 것입니다.

32 비트 시스템에서 kmalloc ()은 물리적 주소에 대한 직접 매핑 (실제로는 일정한 오프셋 사용)이있는 커널 논리 주소 (하지만 가상 주소)를 반환합니다. 이 직접 매핑은 연속적인 물리적 RAM 청크를 확보합니다. 초기 포인터 만 제공하고 이후에 작업을 위해 연속적인 물리적 매핑을 기대하는 DMA에 적합합니다.

vmalloc ()은 물리적 RAM에 연속적인 매핑이 없을 수도있는 커널 가상 주소를 반환합니다. 대용량 메모리 할당에 유용하며 프로세스에 할당 된 메모리가 물리적 RAM에서도 연속적이라는 점에 신경 쓰지 않는 경우에 유용합니다.

다른 차이점 중 하나는 kmalloc이 논리 주소를 반환한다는 것입니다 (그렇지 않으면 GPF_HIGHMEM을 지정하지 않음). 논리적 주소는 "낮은 메모리"(물리적 메모리의 첫 번째 기가 바이트)에 배치되고 물리적 주소에 직접 매핑됩니다 (__pa 매크로를 사용하여 변환). 이 속성은 kmalloced 메모리가 연속 메모리임을 의미합니다.

반면에 Vmalloc은 "높은 메모리"에서 가상 주소를 반환 할 수 있습니다. 이러한 주소는 직접적인 방식으로 물리적 주소로 변환 될 수 없습니다 (virt_to_page 함수를 사용해야 함).