Linux内核 -- 内存分配之 page_frag_alloc 函数的作用与用法

本文主要是介绍Linux内核 -- 内存分配之 page_frag_alloc 函数的作用与用法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

page_frag_alloc 函数的作用与用法

page_frag_alloc 函数是 Linux 内核中的一个内存分配函数，主要用于分配小块内存，以减少内存碎片，提高内存使用效率。它在网络子系统中被广泛使用，比如在发送和接收数据包时，需要频繁地分配和释放小块内存。page_frag_alloc 提供了一种高效的方式来处理这种小块内存的需求。

函数原型

void *page_frag_alloc(struct page_frag_cache *nc, unsigned int size, gfp_t gfp_mask);

参数说明

• nc：指向 page_frag_cache 结构的指针，这个结构用来缓存最近分配的页面，以便重用。
• size：需要分配的内存块的大小。
• gfp_mask：分配内存时使用的 GFP 标志（Get Free Page flags），用来指定内存分配的行为和策略。

返回值

返回一个指向分配的内存块的指针。如果内存分配失败，返回 NULL。

使用示例

以下是一个简单的使用示例：

#include <linux/mm.h>
#include <linux/netdevice.h>struct page_frag_cache nc;
void *buf;
unsigned int size = 1024;  // 分配 1024 字节
gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;// 初始化 page_frag_cache
page_frag_cache_init(&nc);// 分配内存
buf = page_frag_alloc(&nc, size, gfp_mask);
if (!buf) {pr_err("Memory allocation failed\n");return -ENOMEM;
}// 使用分配的内存...// 手动释放内存
page_frag_free(buf);// 确保内存缓存被正确释放
if (page_frag_cache_full(&nc)) {page_frag_cache_destroy(&nc);
}

工作原理

page_frag_alloc 通过 page_frag_cache 结构缓存最近使用的页面，从而减少频繁的页面分配和释放操作。每次调用 page_frag_alloc 时，首先检查缓存中是否有足够大小的可用内存块，如果有，则直接返回该内存块；如果没有，则从内存管理系统中分配一个新的页面，并将其存入缓存中以备后用。

内存释放

对于通过 page_frag_alloc 分配的内存，可以使用 page_frag_free 函数手动释放：

void page_frag_free(void *addr);

例如：

page_frag_free(buf);

大多数情况下，内核会自动管理 page_frag_alloc 分配的内存，在缓存满或者需要回收内存时，自动释放未使用的页面。

适用场景

page_frag_alloc 适用于需要频繁分配和释放小块内存的场景，如网络数据包的处理。通过减少内存碎片和提高内存分配效率，它能显著提升系统性能。

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