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🆕 创建和销毁slab内存池的函数、从slab内存池分配内存对象的函数
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5bac5bc096
294
kernel/mm/slab.c
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294
kernel/mm/slab.c
Normal file
@ -0,0 +1,294 @@
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||||
#include "slab.h"
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|
||||
/**
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||||
* @brief 创建一个内存池
|
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*
|
||||
* @param size 内存池容量大小
|
||||
* @param constructor 构造函数
|
||||
* @param destructor 析构函数
|
||||
* @param arg 参数
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* @return struct slab* 构建好的内存池对象
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*/
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||||
struct slab *slab_create(ul size, void *(*constructor)(void *vaddr, ul arg), void *(*destructor)(void *vaddr, ul arg), ul arg)
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||||
{
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||||
struct slab *slab_pool = (struct slab *)kmalloc(sizeof(struct slab), 0);
|
||||
|
||||
// BUG
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||||
if (slab_pool == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_create()->kmalloc()->slab == NULL");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
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|
||||
memset(slab_pool, 0, sizeof(struct slab));
|
||||
|
||||
slab_pool->size = SIZEOF_LONG_ALIGN(size);
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||||
slab_pool->count_total_using = 0;
|
||||
slab_pool->count_total_free = 0;
|
||||
// 直接分配cache_pool结构体，避免每次访问都要检测是否为NULL，提升效率
|
||||
slab_pool->cache_pool = (struct slab_obj *)kmalloc(sizeof(struct slab_obj), 0);
|
||||
|
||||
// BUG
|
||||
if (slab_pool->cache_pool == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_create()->kmalloc()->slab->cache_pool == NULL");
|
||||
kfree(slab_pool);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
memset(slab_pool->cache_pool, 0, sizeof(struct slab_obj));
|
||||
|
||||
// dma内存池设置为空
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||||
slab_pool->cache_dma_pool = NULL;
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||||
// 设置构造及析构函数
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||||
slab_pool->constructor = constructor;
|
||||
slab_pool->destructor = destructor;
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||||
|
||||
list_init(&slab_pool->cache_pool->list);
|
||||
|
||||
// 分配属于内存池的内存页
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||||
slab_pool->cache_pool->page = alloc_pages(ZONE_NORMAL, 1, PAGE_KERNEL);
|
||||
|
||||
// BUG
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||||
if (slab_pool->cache_pool->page == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_create()->kmalloc()->slab->cache_pool == NULL");
|
||||
kfree(slab_pool->cache_pool);
|
||||
kfree(slab_pool);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// page_init(slab_pool->cache_pool->page, PAGE_KERNEL);
|
||||
|
||||
slab_pool->cache_pool->count_using = 0;
|
||||
slab_pool->cache_pool->count_free = PAGE_2M_SIZE / slab_pool->size;
|
||||
|
||||
slab_pool->count_total_free = slab_pool->cache_pool->count_free;
|
||||
|
||||
slab_pool->cache_pool->vaddr = phys_2_virt(slab_pool->cache_pool->page->addr_phys);
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||||
// bitmap有多少有效位
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||||
slab_pool->cache_pool->bmp_count = slab_pool->cache_pool->count_free;
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||||
|
||||
// 计算位图所占的空间 占用多少byte（按unsigned long大小的上边缘对齐）
|
||||
slab_pool->cache_pool->bmp_len = ((slab_pool->cache_pool->bmp_count + sizeof(ul) * 8 - 1) >> 6) << 3;
|
||||
// 初始化位图
|
||||
slab_pool->cache_pool->bmp = (ul *)kmalloc(slab_pool->cache_pool->bmp_len, 0);
|
||||
|
||||
// BUG
|
||||
if (slab_pool->cache_pool->bmp == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_create()->kmalloc()->slab->cache_pool == NULL");
|
||||
free_pages(slab_pool->cache_pool->page, 1);
|
||||
kfree(slab_pool->cache_pool);
|
||||
kfree(slab_pool);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
// 将位图清空
|
||||
memset(slab_pool->cache_pool->bmp, 0, slab_pool->cache_pool->bmp_len);
|
||||
|
||||
return slab_pool;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 销毁内存池对象
|
||||
* 只有当slab对象是空的时候才能销毁
|
||||
* @param slab_pool 要销毁的内存池对象
|
||||
* @return ul
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
ul slab_destroy(struct slab *slab_pool)
|
||||
{
|
||||
struct slab_obj *slab_obj_ptr = slab_pool->cache_pool;
|
||||
if (slab_pool->count_total_using)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_cache->count_total_using != 0");
|
||||
return ESLAB_NOTNULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
struct slab_obj *tmp_slab_obj = NULL;
|
||||
while (!list_empty(&slab_obj_ptr->list))
|
||||
{
|
||||
tmp_slab_obj = slab_obj_ptr;
|
||||
// 获取下一个slab_obj的起始地址
|
||||
slab_obj_ptr = container_of(list_next(&slab_obj_ptr->list), struct slab_obj, list);
|
||||
|
||||
list_del(&tmp_slab_obj->list);
|
||||
|
||||
kfree(tmp_slab_obj->bmp);
|
||||
|
||||
page_clean(tmp_slab_obj->page);
|
||||
|
||||
free_pages(tmp_slab_obj->page, 1);
|
||||
|
||||
kfree(tmp_slab_obj);
|
||||
}
|
||||
|
||||
kfree(slab_obj_ptr->bmp);
|
||||
page_clean(slab_obj_ptr->page);
|
||||
free_pages(slab_obj_ptr->page, 1);
|
||||
kfree(slab_obj_ptr);
|
||||
kfree(slab_pool);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 分配SLAB内存池中的内存对象
|
||||
*
|
||||
* @param slab_pool slab内存池
|
||||
* @param arg 传递给内存对象构造函数的参数
|
||||
* @return void* 内存空间的虚拟地址
|
||||
*/
|
||||
void *slab_malloc(struct slab *slab_pool, ul arg)
|
||||
{
|
||||
struct slab_obj *slab_obj_ptr = slab_pool->cache_pool;
|
||||
struct slab_obj *tmp_slab_obj = NULL;
|
||||
|
||||
// slab内存池中已经没有空闲的内存对象，进行扩容
|
||||
if (slab_pool->count_total_free == 0)
|
||||
{
|
||||
tmp_slab_obj = (struct slab_obj *)kmalloc(sizeof(struct slab_obj), 0);
|
||||
|
||||
// BUG
|
||||
if (tmp_slab_obj == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_malloc()->kmalloc()->slab->tmp_slab_obj == NULL");
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
memset(tmp_slab_obj, 0, sizeof(struct slab_obj));
|
||||
list_init(&tmp_slab_obj->list);
|
||||
|
||||
tmp_slab_obj->page = alloc_pages(ZONE_NORMAL, 1, PAGE_KERNEL);
|
||||
|
||||
// BUG
|
||||
if (tmp_slab_obj->page == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_malloc()->kmalloc()=>tmp_slab_obj->page == NULL");
|
||||
kfree(tmp_slab_obj);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
tmp_slab_obj->count_using = 0;
|
||||
tmp_slab_obj->count_free = PAGE_2M_SIZE / slab_pool->size;
|
||||
tmp_slab_obj->vaddr = phys_2_virt(tmp_slab_obj->page->addr_phys);
|
||||
tmp_slab_obj->bmp_count = tmp_slab_obj->count_free;
|
||||
// 计算位图所占的空间 占用多少byte（按unsigned long大小的上边缘对齐）
|
||||
tmp_slab_obj->bmp_len = ((tmp_slab_obj->bmp_count + sizeof(ul) * 8 - 1) >> 6) << 3;
|
||||
tmp_slab_obj->bmp = (ul *)kmalloc(tmp_slab_obj->bmp_len, 0);
|
||||
|
||||
// BUG
|
||||
if (tmp_slab_obj->bmp == NULL)
|
||||
{
|
||||
kBUG("slab_malloc()->kmalloc()=>tmp_slab_obj->bmp == NULL");
|
||||
free_pages(tmp_slab_obj->page, 1);
|
||||
kfree(tmp_slab_obj);
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
memset(tmp_slab_obj->bmp, 0, tmp_slab_obj->bmp_len);
|
||||
|
||||
list_add(&slab_pool->cache_pool->list, tmp_slab_obj);
|
||||
|
||||
slab_pool->count_total_free += tmp_slab_obj->count_free;
|
||||
|
||||
slab_obj_ptr = tmp_slab_obj;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 扩容完毕或无需扩容，开始分配内存对象
|
||||
int tmp_md;
|
||||
do
|
||||
{
|
||||
if (slab_obj_ptr->count_free == 0)
|
||||
{
|
||||
slab_obj_ptr = container_of(list_next(&slab_obj_ptr->list), struct slab_obj, list);
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < slab_obj_ptr->bmp_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
// 当前bmp对应的内存对象都已经被分配
|
||||
if (*(slab_obj_ptr->bmp + (i >> 6)) == 0xffffffffffffffffUL)
|
||||
{
|
||||
i += 63;
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 第i个内存对象是空闲的
|
||||
tmp_md = i % 64;
|
||||
if ((*(slab_obj_ptr->bmp + (i >> 6)) & (1UL << tmp_md)) == 0)
|
||||
{
|
||||
// 置位bmp
|
||||
*(slab_obj_ptr->bmp + (i >> 6)) |= (1UL << tmp_md);
|
||||
|
||||
// 更新当前slab对象的计数器
|
||||
++(slab_obj_ptr->count_using);
|
||||
--(slab_obj_ptr->count_free);
|
||||
// 更新slab内存池的计数器
|
||||
++(slab_pool->count_total_using);
|
||||
--(slab_pool->count_total_free);
|
||||
|
||||
if(slab_pool->constructor!=NULL)
|
||||
{
|
||||
// 返回内存对象指针（要求构造函数返回内存对象指针）
|
||||
return slab_pool->constructor((char* )slab_obj_ptr->vaddr +slab_pool->size*i, arg);
|
||||
}
|
||||
// 返回内存对象指针
|
||||
else return (void*)((char*)slab_obj_ptr->vaddr+slab_pool->size*i);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
} while (slab_obj_ptr != slab_pool->cache_pool);
|
||||
|
||||
// should not be here
|
||||
|
||||
kBUG("slab_malloc() ERROR: can't malloc");
|
||||
|
||||
// 释放内存
|
||||
if(tmp_slab_obj!=NULL)
|
||||
{
|
||||
list_del(&tmp_slab_obj->list);
|
||||
kfree(tmp_slab_obj->bmp);
|
||||
page_clean(tmp_slab_obj->page);
|
||||
free_pages(tmp_slab_obj->page,1);
|
||||
kfree(tmp_slab_obj);
|
||||
}
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 回收slab内存池中的对象
|
||||
*
|
||||
* @param slab_pool 对应的内存池
|
||||
* @param addr 内存对象的虚拟地址
|
||||
* @param arg 传递给虚构函数的参数
|
||||
* @return ul
|
||||
*/
|
||||
ul slab_free(struct slab* slab_pool, void* addr, ul arg)
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 通用内存分配函数
|
||||
*
|
||||
* @param size 要分配的内存大小
|
||||
* @param flags 内存的flag
|
||||
* @return void*
|
||||
*/
|
||||
void *kmalloc(unsigned long size, unsigned long flags)
|
||||
{
|
||||
// @todo: 内存分配函数
|
||||
}
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 通用内存释放函数
|
||||
*
|
||||
* @param address 要释放的内存地址
|
||||
* @return unsigned long
|
||||
*/
|
||||
unsigned long kfree(void *address)
|
||||
{
|
||||
// @todo: 通用内存释放函数
|
||||
}
|
||||
103
kernel/mm/slab.h
Normal file
103
kernel/mm/slab.h
Normal file
@ -0,0 +1,103 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
|
||||
#include "mm.h"
|
||||
#include "../common/glib.h"
|
||||
#include "../common/printk.h"
|
||||
#include "../common/kprint.h"
|
||||
|
||||
#define SIZEOF_LONG_ALIGN(size) ((size + sizeof(long) - 1) & ~(sizeof(long) - 1))
|
||||
#define SIZEOF_INT_ALIGN(size) ((size + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1))
|
||||
|
||||
// SLAB存储池count_using不为空
|
||||
#define ESLAB_NOTNULL 101
|
||||
|
||||
|
||||
struct slab_obj
|
||||
{
|
||||
struct List *list;
|
||||
// 当前slab对象所使用的内存页
|
||||
struct Page *page;
|
||||
|
||||
ul count_using;
|
||||
ul count_free;
|
||||
|
||||
// 当前页面所在的线性地址
|
||||
void *vaddr;
|
||||
|
||||
// 位图
|
||||
ul bmp_len; // 位图的长度（字节）
|
||||
ul bmp_count; // 位图的有效位数
|
||||
ul *bmp;
|
||||
};
|
||||
|
||||
// slab内存池
|
||||
struct slab
|
||||
{
|
||||
ul size;
|
||||
ul count_total_using;
|
||||
ul count_total_free;
|
||||
// 内存池对象
|
||||
struct slab_obj *cache_pool;
|
||||
// dma内存池对象
|
||||
struct slab_obj *cache_dma_pool;
|
||||
|
||||
// 内存池的构造函数和析构函数
|
||||
void *(*constructor)(void *vaddr, ul arg);
|
||||
void *(*destructor)(void *vaddr, ul arg);
|
||||
};
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 通用内存分配函数
|
||||
*
|
||||
* @param size 要分配的内存大小
|
||||
* @param flags 内存的flag
|
||||
* @return void*
|
||||
*/
|
||||
void *kmalloc(unsigned long size, unsigned long flags);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 通用内存释放函数
|
||||
*
|
||||
* @param address 要释放的内存地址
|
||||
* @return unsigned long
|
||||
*/
|
||||
unsigned long kfree(void * address);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 创建一个内存池
|
||||
*
|
||||
* @param size 内存池容量大小
|
||||
* @param constructor 构造函数
|
||||
* @param destructor 析构函数
|
||||
* @param arg 参数
|
||||
* @return struct slab* 构建好的内存池对象
|
||||
*/
|
||||
struct slab *slab_create(ul size, void *(*constructor)(void *vaddr, ul arg), void *(*destructor)(void *vaddr, ul arg), ul arg);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 销毁内存池对象
|
||||
* 只有当slab对象是空的时候才能销毁
|
||||
* @param slab_pool 要销毁的内存池对象
|
||||
* @return ul
|
||||
*
|
||||
*/
|
||||
ul slab_destroy(struct slab * slab_pool);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 分配SLAB内存池中的内存对象
|
||||
*
|
||||
* @param slab_pool slab内存池
|
||||
* @param arg 传递给内存对象构造函数的参数
|
||||
* @return void* 内存空间的虚拟地址
|
||||
*/
|
||||
void* slab_malloc(struct slab *slab_pool, ul arg);
|
||||
|
||||
/**
|
||||
* @brief 回收slab内存池中的对象
|
||||
*
|
||||
* @param slab_pool 对应的内存池
|
||||
* @param addr 内存对象的虚拟地址
|
||||
* @param arg 传递给虚构函数的参数
|
||||
* @return ul
|
||||
*/
|
||||
ul slab_free(struct slab* slab_pool, void* addr, ul arg);
|
||||
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