page_alloc make_alloc_exact

make_alloc_exact()是alloc_pages_exact()的核心实现函数，用于将伙伴系统分配的高阶页块中多余的部分释放掉，只保留调用方实际需要的大小。

核心作用与设计动机

alloc_pages_exact(size)的目标是：分配至少size字节的内存，但尽量不浪费——如果size只需要 3KB，它不会返回一个完整的 4KB 页，而是先分配一个足够大的高阶块，再把多余部分释放回伙伴系统。

这与__get_free_pages(gfp, order)不同：后者按 2 的幂次分配，可能浪费大量内存（如需要 5KB 却分配 8KB）。alloc_pages_exact()通过“先多分、再退还”来减少浪费。

核心实现

static void *make_alloc_exact(unsigned long addr, unsigned int order, size_t size) { if (addr) { unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order); unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size); split_page(virt_to_page((void *)addr), order); while (used < alloc_end) { free_page(used); used += PAGE_SIZE; } } return (void *)addr; }

逐步说明

1.addr检查

if (addr) {

如果分配失败（addr == 0），直接返回 0，不做任何处理。

2. 计算边界

unsigned long alloc_end = addr + (PAGE_SIZE << order); unsigned long used = addr + PAGE_ALIGN(size);

• alloc_end：整个高阶块的结束地址（addr + 2^order * PAGE_SIZE）。

• used：实际需要的结束地址（addr + 向上取整到页边界的 size）。

• PAGE_ALIGN(size)确保used按页对齐，因为释放必须以页为单位。

3. 分裂页块

split_page(virt_to_page((void *)addr), order);

前面讲过的split_page()：把一个非复合高阶页拆成2^order个独立的单页，每个页引用计数设为 1。这是关键步骤——只有拆成独立单页，才能单独释放其中一部分。

4. 释放多余页

while (used < alloc_end) { free_page(used); used += PAGE_SIZE; }

• 从used开始，逐页释放到alloc_end。

• 每次释放一页（free_page()是free_pages(addr, 0)的简写）。

• 保留[addr, used)范围内的页给调用方。

5. 返回起始地址

return (void *)addr;

返回分配到的内存起始虚拟地址。

在分配路径中的位置

它被alloc_pages_exact()调用：

void *alloc_pages_exact(size_t size, gfp_t gfp_mask) { unsigned int order = get_order(size); unsigned long addr; addr = __get_free_pages(gfp_mask, order); return make_alloc_exact(addr, order, size); } EXPORT_SYMBOL(alloc_pages_exact);

流程：

1. get_order(size)：计算满足size所需的最小阶数。

2. __get_free_pages()：分配该阶数的页块，返回虚拟地址。

3. make_alloc_exact()：把多余部分释放，只保留实际需要的。

关键约束

1. 必须用free_pages_exact()释放

因为make_alloc_exact()调用了split_page()，页块已被拆成独立单页，不能再作为一个整体释放。必须用配套的free_pages_exact()：

void free_pages_exact(void *virt, size_t size) { unsigned long addr = (unsigned long)virt; unsigned long end = addr + PAGE_ALIGN(size); while (addr < end) { free_page(addr); addr += PAGE_SIZE; } } EXPORT_SYMBOL(free_pages_exact);

它逐页释放[virt, virt + PAGE_ALIGN(size))范围。

2. 不能用于复合页

split_page()要求页是非复合的。alloc_pages_exact()内部用__get_free_pages()分配，不带__GFP_COMP，所以页是非复合的，可以安全split_page()。

3. 只适用于低阶

split_page()对高阶页有效，但alloc_pages_exact()通常用于较小的分配（几 KB 到几十 KB）。极大分配（如 MB 级）用alloc_pages_exact()会频繁分裂/释放，效率不高。

总结

make_alloc_exact()是alloc_pages_exact()的精确分配核心：它接收一个高阶页块的虚拟地址，计算实际需要的页数，通过split_page()把页块拆成独立单页，然后逐页释放多余部分，只保留调用方实际需要的内存。它通过“先多分、再退还”的策略减少内存浪费，但代价是必须用配套的free_pages_exact()逐页释放。