没有物理内存分配的虚拟内存分配

Question

我正在处理一个Linux内核项目，我需要找到一种方法来分配虚拟内存，而不需要分配物理内存。例如，如果我使用这个：

char* buffer = my_virtual_mem_malloc(sizeof(char) * 512);

my_virtual_mem_malloc是一个新的SYSCALL，由我的内核模块实现。在此缓冲区上写入的所有数据都通过套接字(而不是物理内存)存储在文件或其他服务器上。因此，要完成这项工作，我需要请求虚拟内存并访问vm_area_struct结构来重新定义vm_ops结构。

你对此有什么想法吗？

thx

Answer 1

这在架构上是不可能的。您可以创建vm区域，这些区域具有复制数据的写回例程，但在某种程度上，您必须分配要写入的物理页。

如果您对此没有意见，您可以简单地编写一个保险丝驱动器，将它挂载到某个地方，然后从它映射一个文件。如果不是，那么您只能使用write()，因为x86至少不支持重定向写入而不分配物理页面。

Answer 2

有几种方法可以解决这个问题，但大多数方法都要求您首先写入中间内存。

网络文件系统(NFS)

最简单的方法就是让服务器打开某种共享文件系统，如NFS，并使用mmap()将远程文件映射到内存地址。然后，写入该地址实际上将写入OS的页缓存，在页面缓存已满或预定义的系统超时之后，将最终写入远程文件。

分布式共享存储器(DSM)

另一种方法是使用缓存大小非常小的DSM。

在计算机科学中，分布式共享内存(DSM)是一种存储体系结构，其中物理分离的内存可以作为一个逻辑上共享的地址空间来处理。 ..。软件DSM系统可以在操作系统中实现，也可以作为编程库来实现，并且可以被认为是底层虚拟内存体系结构的扩展。在操作系统中实现时，这些系统对开发人员是透明的；这意味着底层分布式内存对用户完全隐藏。

这意味着每个虚拟地址在逻辑上映射到远程机器上的虚拟地址，并向其写入将执行以下操作：(a)从远程计算机接收页面并获得独占访问。(b)更新网页数据。(c)释放该页，并在它再次读取该页时将其发送回远程计算机。

在典型的DSM实现中，(c)只会在远程计算机再次读取数据时发生，但您可以从现有的DSM实现开始，并更改行为，以便在本地机器页缓存已满后发送数据。

I/O MMU

..。IOMMU将设备-可见虚拟地址(在此上下文中也称为设备地址或I/O地址)映射到物理地址。

这基本上意味着直接写入网络设备缓冲区，它实际上是为该设备实现另一个驱动程序。这种方法似乎是最复杂的，我看不出这种方法有什么好处。

这种方法实际上不使用任何中间内存，但肯定不建议使用，除非系统有很大的实时需求。