linux驱动 内存池的机制和使用

内存池(memory pool)是Linux 2.6的一个新特性。内核中有些地方的内存分配是不允许失败的。为了确保这种情况下的成功分配，内核开发者建立了一种称为内存池的抽象。内存池其实就是某种形式的后备高速缓存，它试图始终保存空闲的内存，以便在紧急状态下使用。下边是内存池对象的类型：

    typedef struct mempool_s {          spinlock_t lock;        /*用来保护对象字段的自旋锁*/          int min_nr;     /*内存池中元素的最大个数*/          int curr_nr;        /*当前内存池中元素的个数*/          void **elements;        /*指向一个数组的指针，该数组由指向保留元素的指针组成*/                      void *pool_data;        /*池的拥有者可获得的私有数据*/          mempool_alloc_t *alloc; /*分配一个元素的方法*/          mempool_free_t *free;   /*释放一个元素的方法*/          wait_queue_head_t wait; /*当内存池为空时使用的等待队列*/      } mempool_t;  

下面介绍一些API，这些API的内核源码不过二百多行：

创建内存池对象，mempool_create():

    mempool_t * mempool_create(int min_nr, mempool_alloc_t *alloc_fn, mempool_free_t *free_fn, void *pool_data);  

min_nr参数表示的是内存池应始终保持的已分配对象的最少数目，对象的实际分配和释放由alloc_fn和free_fn函数处理，其原型如下：

    typedef void *(mempool_alloc_t)(int gfp_mask, void *pool_data);      typedef void mempool_free_t(void *element, void *pool_data);  

mempool_create的最后一个参数，即pool_data，被传入alloc_fn和free_fn。

在建立内存池之后，可如下所示分配和释放对象：

 void *mempool_alloc(mempool_t *pool, int gfp_mask);  void mempool_free(void *element, mempool_t *pool); 

在创建mempool时，就会多次调用分配函数为预先分配的对象创建内存池，创建的对象个数为min_nr的大小。之后，对mempool_alloc()的调用将首先通过分配函数获得该对象；如果该分配失败，就会返回预先分配的对象(如果存在的话)。如果使用mempool_free释放一个对象，则如果预先分配的对象数目小于要求的最低数目，就会将该对象保留在内存池中；否则，该对象会返回给系统。

可以调用下面的函数来调整mempool的大小：

    int mempool_resize(mempool_t *pool, int new_min_nr, int gfp_mask);  

可以使用下面的函数将内存池返回给系统

1. void mempool_destroy(mempool_t *pool); 
   

在销毁mempool之前，必须将所有已分配的对象返回到内存池中，否则会导致内核oops。

    #include <linux/init.h>      #include <linux/module.h>      #include <linux/kernel.h>      #include <linux/slab.h>      #include <linux/errno.h>      #include <linux/mempool.h>      #include <linux/gfp.h>      #include <linux/delay.h>            struct my_mempool{          int val;      };      #define MY_MIN_MEMPOOL 20            struct kmem_cache * mempool_cachep = NULL;      mempool_t * my_pool = NULL;      struct my_mempool * mempool_object = NULL;            static int __init mempool_init(void){          printk("memory pool test module init!\n");          mempool_cachep = kmem_cache_create("mempool_cachep", sizeof(struct my_mempool), 0, 0, NULL);          if(!mempool_cachep)              return -ENOMEM;          my_pool = mempool_create(MY_MIN_MEMPOOL, mempool_alloc_slab, mempool_free_slab, mempool_cachep);          if(!my_pool)              return -ENOMEM;          mempool_object = (struct my_mempool *)mempool_alloc(my_pool, GFP_KERNEL);          if(mempool_object)              printk("one object has been allocated!\n");          else              goto fail;          printk("memory pool curr_nr is %d, min_nr is %d\n", my_pool->curr_nr, my_pool->min_nr);          mempool_free(mempool_object, my_pool);          return 0;      fail:          mempool_destroy(my_pool);          kmem_cache_destroy(mempool_cachep);          return -1;      }            static void __exit mempool_exit(void){          printk("memory pool test module exit!\n");          if(my_pool){              mempool_destroy(my_pool);              printk("mempool has been destroy!\n");          }                if(mempool_cachep){              kmem_cache_destroy(mempool_cachep);              printk("cache has been destroy!\n");          }      }            module_init(mempool_init);      module_exit(mempool_exit);      MODULE_AUTHOR("[e-mail]");      MODULE_LICENSE("GPL");