Linux頁框分配器的內存碎片化整理是什么

本篇內容主要講解“Linux頁框分配器的內存碎片化整理是什么”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Linux頁框分配器的內存碎片化整理是什么”吧!

頁框分配器在慢速分配中包括內存碎片化整理和內存回收，代碼如下：

static inline struct page * __alloc_pages_slowpath(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,       struct alloc_context *ac) {   page = __alloc_pages_direct_compact(gfp_mask, order,        alloc_flags, ac,       INIT_COMPACT_PRIORITY,       &compact_result);   ......   page = __alloc_pages_direct_reclaim(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,         &did_some_progress);   ...... }

出于篇幅設計，這次我們只講內存的碎片化整理，下文再講內存回收。

什么是內存碎片化

Linux物理內存碎片化包括兩種：內部碎片化和外部碎片化。

內部碎片化：

指分配給用戶的內存空間中未被使用的部分。例如進程需要使用3K  bytes物理內存，于是向系統申請了大小等于3Kbytes的內存，但是由于Linux內核伙伴系統算法最小顆粒是4K  bytes，所以分配的是4Kbytes內存，那么其中1K bytes未被使用的內存就是內存內碎片。

外部碎片化：

指系統中無法利用的小內存塊。例如系統剩余內存為16K bytes，但是這16K bytes內存是由4個4K  bytes的頁面組成，即16K內存物理頁幀號#1不連續。在系統剩余16K  bytes內存的情況下，系統卻無法成功分配大于4K的連續物理內存，該情況就是內存外碎片導致。

碎片化整理算法

Linux內存對碎片化的整理算法主要應用了內核的頁面遷移機制，是一種將可移動頁面進行遷移后騰出連續物理內存的方法。

假設存在一個非常小的內存域如下：

藍色表示空閑的頁面，白色表示已經被分配的頁面，可以看到如上內存域的空閑頁面(藍色)非常零散，無法分配大于兩頁的連續物理內存。

下面演示一下內存規整的簡化工作原理，內核會運行兩個獨立的掃描動作：第一個掃描從內存域的底部開始，一邊掃描一邊將已分配的可移動(MOVABLE)頁面記錄到一個列表中：

另外第二掃描是從內存域的頂部開始，掃描可以作為頁面遷移目標的空閑頁面位置，然后也記錄到一個列表里面：

等兩個掃描在域中間相遇，意味著掃描結束，然后將左邊掃描得到的已分配的頁面遷移到右邊空閑的頁面中，左邊就形成了一段連續的物理內存，完成頁面規整。

碎片化整理的三種方式

static struct page * __alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order,   unsigned int alloc_flags, const struct alloc_context *ac,   enum compact_priority prio, enum compact_result *compact_result) {  struct page *page;  unsigned int noreclaim_flag;   if (!order)   return NULL;   noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();  *compact_result = try_to_compact_pages(gfp_mask, order, alloc_flags, ac,          prio);  memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);   if (*compact_result <= COMPACT_INACTIVE)   return NULL;   count_vm_event(COMPACTSTALL);   page = get_page_from_freelist(gfp_mask, order, alloc_flags, ac);   if (page) {   struct zone *zone = page_zone(page);    zone->compact_blockskip_flush = false;   compaction_defer_reset(zone, order, true);   count_vm_event(COMPACTSUCCESS);   return page;  }   count_vm_event(COMPACTFAIL);   cond_resched();   return NULL; }

這也是上面memory compaction算法的代碼實現。

在linux內核里一共有3種方式可以碎片化整理，我們總結如下：

到此，相信大家對“Linux頁框分配器的內存碎片化整理是什么”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！