## 8.5.?獲得大量緩沖
我們我們已經在前面章節中注意到的, 大量連續內存緩沖的分配是容易失敗的. 系統內存長時間會碎片化, 并且常常出現一個真正的大內存區會完全不可得. 因為常常有辦法不使用大緩沖來完成工作, 內核開發者沒有優先考慮使大分配能工作. 在你試圖獲得一個大內存區之前, 你應當真正考慮一下其他的選擇. 到目前止最好的進行大 I/O 操作的方法是通過發散/匯聚操作, 我們在第 1 章的"發散-匯聚 映射"一節中討論了.
### 8.5.1.?在啟動時獲得專用的緩沖
如果你真的需要一個大的物理上連續的緩沖, 最好的方法是在啟動時請求內存來分配它. 在啟動時分配是獲得連續內存頁而避開 __get_free_pages 施加的對緩沖大小限制的唯一方法, 不但最大允許大小還有限制的大小選擇. 在啟動時分配內存是一個"臟"技術, 因為它繞開了所有的內存管理策略通過保留一個私有的內存池. 這個技術是不優雅和不靈活的, 但是它也是最不易失敗的. 不必說, 一個模塊無法在啟動時分配內存; 只有直接連接到內核的驅動可以這樣做.
啟動時分配的一個明顯問題是對通常的用戶它不是一個靈活的選擇, 因為這個機制只對連接到內核映象中的代碼可用. 一個設備驅動使用這種分配方法可以被安裝或者替換只能通過重新建立內核并且重啟計算機.
當內核被啟動, 它贏得對系統種所有可用物理內存的存取. 它接著初始化每個子系統通過調用子系統的初始化函數, 允許初始化代碼通過減少留給正常系統操作使用的 RAM 數量, 來分配一個內存緩沖給自己用.
啟動時內存分配通過調用下面一個函數進行:
~~~
#include <linux/bootmem.h>
void *alloc_bootmem(unsigned long size);
void *alloc_bootmem_low(unsigned long size);
void *alloc_bootmem_pages(unsigned long size);
void *alloc_bootmem_low_pages(unsigned long size);
~~~
這些函數分配或者整個頁(如果它們以 _pages 結尾)或者非頁對齊的內存區. 分配的內存可能是高端內存除非使用一個 _low 版本. 如果你在為一個設備驅動分配這個緩沖, 你可能想用它做 DMA 操作, 并且這對于高端內存不是一直可能的; 因此, 你可能想使用一個 _low 變體.
很少在啟動時釋放分配的內存; 你會幾乎肯定不能之后取回它, 如果你需要它. 但是, 有一個接口釋放這個內存:
~~~
void free_bootmem(unsigned long addr, unsigned long size);
~~~
注意以這個方式釋放的部分頁不返回給系統 -- 但是, 如果你在使用這個技術, 你已可能分配了不少數量的整頁來用.
如果你必須使用啟動時分配, 你需要直接連接你的驅動到內核. 應當如何完成的更多信息看在內核源碼中 Documentation/kbuild 下的文件.
- Linux設備驅動第三版
- 第 1 章 設備驅動簡介
- 1.1. 驅動程序的角色
- 1.2. 劃分內核
- 1.3. 設備和模塊的分類
- 1.4. 安全問題
- 1.5. 版本編號
- 1.6. 版權條款
- 1.7. 加入內核開發社團
- 1.8. 本書的內容
- 第 2 章 建立和運行模塊
- 2.1. 設置你的測試系統
- 2.2. Hello World 模塊
- 2.3. 內核模塊相比于應用程序
- 2.4. 編譯和加載
- 2.5. 內核符號表
- 2.6. 預備知識
- 2.7. 初始化和關停
- 2.8. 模塊參數
- 2.9. 在用戶空間做
- 2.10. 快速參考
- 第 3 章 字符驅動
- 3.1. scull 的設計
- 3.2. 主次編號
- 3.3. 一些重要數據結構
- 3.4. 字符設備注冊
- 3.5. open 和 release
- 3.6. scull 的內存使用
- 3.7. 讀和寫
- 3.8. 使用新設備
- 3.9. 快速參考
- 第 4 章 調試技術
- 4.1. 內核中的調試支持
- 4.2. 用打印調試
- 4.3. 用查詢來調試
- 4.4. 使用觀察來調試
- 4.5. 調試系統故障
- 4.6. 調試器和相關工具
- 第 5 章 并發和競爭情況
- 5.1. scull 中的缺陷
- 5.2. 并發和它的管理
- 5.3. 旗標和互斥體
- 5.4. Completions 機制
- 5.5. 自旋鎖
- 5.6. 鎖陷阱
- 5.7. 加鎖的各種選擇
- 5.8. 快速參考
- 第 6 章 高級字符驅動操作
- 6.1. ioctl 接口
- 6.2. 阻塞 I/O
- 6.3. poll 和 select
- 6.4. 異步通知
- 6.5. 移位一個設備
- 6.6. 在一個設備文件上的存取控制
- 6.7. 快速參考
- 第 7 章 時間, 延時, 和延后工作
- 7.1. 測量時間流失
- 7.2. 獲知當前時間
- 7.3. 延后執行
- 7.4. 內核定時器
- 7.5. Tasklets 機制
- 7.6. 工作隊列
- 7.7. 快速參考
- 第 8 章 分配內存
- 8.1. kmalloc 的真實故事
- 8.2. 后備緩存
- 8.3. get_free_page 和其友
- 8.4. 每-CPU 的變量
- 8.5. 獲得大量緩沖
- 8.6. 快速參考
- 第 9 章 與硬件通訊
- 9.1. I/O 端口和 I/O 內存
- 9.2. 使用 I/O 端口
- 9.3. 一個 I/O 端口例子
- 9.4. 使用 I/O 內存
- 9.5. 快速參考
- 第 10 章 中斷處理
- 10.1. 準備并口
- 10.2. 安裝一個中斷處理
- 10.3. 前和后半部
- 10.4. 中斷共享
- 10.5. 中斷驅動 I/O
- 10.6. 快速參考
- 第 11 章 內核中的數據類型
- 11.1. 標準 C 類型的使用
- 11.2. 安排一個明確大小給數據項
- 11.3. 接口特定的類型
- 11.4. 其他移植性問題
- 11.5. 鏈表
- 11.6. 快速參考
- 第 12 章 PCI 驅動
- 12.1. PCI 接口
- 12.2. 回顧: ISA
- 12.3. PC/104 和 PC/104+
- 12.4. 其他的 PC 總線
- 12.5. SBus
- 12.6. NuBus 總線
- 12.7. 外部總線
- 12.8. 快速參考
- 第 13 章 USB 驅動
- 13.1. USB 設備基礎知識
- 13.2. USB 和 sysfs
- 13.3. USB 的 Urbs
- 13.4. 編寫一個 USB 驅動
- 13.5. 無 urb 的 USB 傳送
- 13.6. 快速參考
- 第 14 章 Linux 設備模型
- 14.1. Kobjects, Ksets 和 Subsystems
- 14.2. 低級 sysfs 操作
- 14.3. 熱插拔事件產生
- 14.4. 總線, 設備, 和驅動
- 14.5. 類
- 14.6. 集成起來
- 14.7. 熱插拔
- 14.8. 處理固件
- 14.9. 快速參考
- 第 15 章 內存映射和 DMA
- 15.1. Linux 中的內存管理
- 15.2. mmap 設備操作
- 15.3. 進行直接 I/O
- 15.4. 直接內存存取
- 15.5. 快速參考
- 第 16 章 塊驅動
- 16.1. 注冊
- 16.2. 塊設備操作
- 16.3. 請求處理
- 16.4. 一些其他的細節
- 16.5. 快速參考
- 第 17 章 網絡驅動
- 17.1. snull 是如何設計的
- 17.2. 連接到內核
- 17.3. net_device 結構的詳情
- 17.4. 打開與關閉
- 17.5. 報文傳送
- 17.6. 報文接收
- 17.7. 中斷處理
- 17.8. 接收中斷緩解
- 17.9. 連接狀態的改變
- 17.10. Socket 緩存
- 17.11. MAC 地址解析
- 17.12. 定制 ioctl 命令
- 17.13. 統計信息
- 17.14. 多播
- 17.15. 幾個其他細節
- 17.16. 快速參考
- 第 18 章 TTY 驅動
- 18.1. 一個小 TTY 驅動
- 18.2. tty_driver 函數指針
- 18.3. TTY 線路設置
- 18.4. ioctls 函數
- 18.5. TTY 設備的 proc 和 sysfs 處理
- 18.6. tty_driver 結構的細節
- 18.7. tty_operaions 結構的細節
- 18.8. tty_struct 結構的細節
- 18.9. 快速參考