在linux内核中分配可交换内存

Question

Linux内核中的内存通常是不可交换的(Do Kernel pages get swapped out?)。但是，有时允许换出内存是很有用的。是否可以在Linux内核中显式地分配可交换内存？我想到的一种方法是创建一个用户空间进程并使用它的内存。还有更好的吗？

Answer 1

您可以在内部shm共享内存文件系统中创建文件。

const char *name = "example";
loff_t size = PAGE_SIZE;
unsigned long flags = 0;
struct file *filp = shmem_file_setup(name, size, flags);
/* assert(!IS_ERR(filp)); */

该文件实际上并未链接，因此名称不可见。这些标志可以包括跳过预先记帐的VM_NORESERVE，而不是在分配页面时记帐。现在您有了一个shmem文件。您可以像这样映射页面：

struct address_space *mapping = filp->f_mapping;
pgoff_t index = 0;
struct page *p = shmem_read_mapping_page(mapping, index);
/* assert(!IS_ERR(filp)); */
void *data = page_to_virt(p);
memset(data, 0, PAGE_SIZE);

还可以使用shmem_read_mapping_page_gfp(..., gfp_t)来指定如何分配页面。完成后，别忘了把页面放回原处。

put_page(p);

文件也是如此。

fput(filp);

Answer 2

你的问题的答案是简单的否，或者是对内核源代码进行了复杂的修改。

首先，要启用换出，您必须问自己当kswapd换出时发生了什么。本质上，它将遍历所有进程，并决定是否可以交换其内存。所有这些内存都具有环3的硬件模式。因此SMAP本质上禁止它作为数据读取或作为程序在内核中执行(环0)：

https://en.wikipedia.org/wiki/Supervisor_Mode_Access_Prevention

检查你的发行版"CONFIG_X86_SMAP"，我的Ubuntu默认是"y“，这是过去几年的情况。

但是，如果您将内存作为内核地址(环0)，那么您可能需要考虑更改kswapd操作以触发内核地址的交换。首先要遍历的内核地址是什么？如果地址是kswapd内核操作的一部分呢？其中涉及的复杂性是巨大的。

下一步是考虑交换操作:当尝试读取内存并且它的“不存在”位被启用时，硬件异常将触发linux内核内存故障处理程序(即__do_page_fault())。

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看看__do_page_fault：

https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/arch/x86/mm/fault.c#L1477

然后是它如何处理内核地址(do_kern_address_fault())：

https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source/arch/x86/mm/fault.c#L1174

它本质上只是针对可能的情况报告错误。如果您想启用内核地址页面默认设置，则必须修改此路径。

还要注意，SMAP检查(在smap_violation内)是在用户地址页面默认设置(do_usr_addr_fault())中完成的。