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            小默

            [zz]驅(qū)動程序內(nèi)存分配

            #ifdef ALLOC_PRAGMA
            #pragma alloc_text (INIT, DriverEntry)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfCreate)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfAddDevice)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfDispatchPnp)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfStartDevice)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfRemoveDevice)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfUnload)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfWmi)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskperfQueryWmiRegInfo)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskperfQueryWmiDataBlock)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfRegisterDevice)
            #pragma alloc_text (PAGE, DiskPerfSyncFilterWithTarget)
            #endif


            何謂可分頁和非分頁內(nèi)存

             


                  
            默認(rèn)情況下,內(nèi)核加載器會加載所有的代碼部分和全局?jǐn)?shù)據(jù)到非分頁內(nèi)存中。而且,加載器是一次加載整個驅(qū)動的可執(zhí)行文件,包括相關(guān)的DLL加載后,內(nèi)核加載器關(guān)閉驅(qū)動程序文件,甚至你可以刪除當(dāng)前正在執(zhí)行的驅(qū)動文件
            但是,你可以告訴加載器你希望驅(qū)動的哪部分是可分頁,所謂可分頁,就是可能會被換頁出內(nèi)存Page out)。可以使用下面的指令來實現(xiàn):
            #define ALLOC_PRAGMA
            #pragma alloc_text(PAGE, function_name1)
            #pragma alloc_text(PAGE, function_name2)

            #endif
                  

                   function_namex 指定的函數(shù)代碼將被放置于可分頁內(nèi)存中。
            使數(shù)據(jù)段可分頁,使用下面的編譯指令:
            #ifdef ALLOC_PRAGMA
            #pragma data_seg(PAGE)

            // define your pageeble data section module here.
            #pragma data_seg()

            要注意,絕不能讓可能在高的IRQL級別被調(diào)用的例程被換出頁面。

                  
            可以調(diào)用MmLockPageableCodeSection MmLockPageableCodeSection-
            ByHandle
            來鎖定被標(biāo)志為可分頁的代碼段。
            可以調(diào)用MmLockPageableDataSection MmLockPageableDataSectionB-
            yHandle
            來鎖定被標(biāo)志為可分頁的數(shù)據(jù)段
            可以調(diào)用MmUnlockPageableImageSection 來解除被上面列出的函數(shù)鎖定的代碼
            或數(shù)據(jù)段。
            可以調(diào)用MmPageEntireDriver 使整個驅(qū)動程序可分頁,覆蓋使用編譯指令修飾的段的頁面屬性。
            可以調(diào)用MmResetDriverPaging 把頁面屬性重設(shè)回最初描述的屬性。

                  
            最后,把那些驅(qū)動初始化后不再需要的代碼自動丟棄可以使用這些編譯指令:
            #ifdef ALLOC_PRAGMA
            #pragma alloc_text(INIT, DriverEntry)

            #pragma alloc_text(INIT, function_name) // function called by driverEntry

            #endif
            驅(qū)動程序在執(zhí)行時可能需要動態(tài)分配內(nèi)存空間,這時你要決定需要的是可分頁還是不可分頁的內(nèi)存。如果你的驅(qū)動在運行中訪問內(nèi)存的時候能夠經(jīng)受頁錯誤,那么盡量使用可分頁內(nèi)存。
            注意:大多數(shù)低層磁盤和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動通常不能使用可分頁內(nèi)存,因為他們的代碼常常在較高的IRQL等級執(zhí)行而不允許頁錯誤。但是,文件系統(tǒng)(通常比磁盤驅(qū)動占用更大,更多資源)有時候可從可分頁池中分配一些內(nèi)存。

             

                   非分頁內(nèi)存在整個系統(tǒng)中是一個有限的資源,其數(shù)量依賴于系統(tǒng)使用的類型,和系統(tǒng)可用的物理內(nèi)存。NT提供下面的例程給內(nèi)核驅(qū)動來分配內(nèi)存:

            ExAllocatePool

            ExAllocatePoolWithQuota

            ExAllocatePoolWithTag

            ExAllocatePoolWithQuotaTag

            調(diào)用這些函數(shù)來請求內(nèi)存時,必須要指定請求的內(nèi)存的類型:

            NonPagedPool    請求分配一個不可分頁的內(nèi)存

            PagedPool        請求分配一個可分頁的內(nèi)存

                      如果你在分配的內(nèi)存里有任何同步結(jié)構(gòu)的話,決不要分配分頁內(nèi)存。

                      當(dāng)你的應(yīng)用訪問內(nèi)存時候可以處理頁錯誤的時候,應(yīng)該指定這個類型。

            NonPagedPoolMustSucceed

                         在其它方式都失敗時,而你又必須立即得到內(nèi)存的時候可以使用這個標(biāo)志類型。注意這種類型的內(nèi)存是極度缺乏的資源,可能不足16K。注意,只有在其它途徑都失敗的時候才使用,如果分配失敗,將會導(dǎo)致系統(tǒng)的bugcheck,錯誤代碼是 MUST_SUCCEED_POOL_EMPTY

             

            NonPagedPoolCacheAligned

                      這個標(biāo)志分配使用數(shù)據(jù)緩存線的尺寸來在CPU特定的邊界對齊的非分頁內(nèi)存。注意這個操作默認(rèn)是在Intel平臺上的 NonPagedPool 分配類型。

             

            PagedPoolCacheAligned

                      這個標(biāo)志分配使用數(shù)據(jù)緩存線的尺寸來在CPU特定的邊界對齊的分頁內(nèi)存。

             

            NonPagedPoolCacheAlignedMustSucceed

                      參考NonPagedPoolMustSucceed NonPagedPoolCacheAligned

             

             

                   內(nèi)存池分配器初始化了一些列表,每個列表包含一種固定大小的塊。當(dāng)你使用上面的函數(shù)請求內(nèi)存時,例程試圖分配一個和你請求數(shù)量相近的或更大一點的固定大小的塊。但是,如果你要求的數(shù)量超過一頁時,或者超過列表中最大塊的大小時,又或者在預(yù)先分配的列表中沒有可用的塊的時候,VMM就會從任何適當(dāng)類型的系統(tǒng)可用的內(nèi)存中分配你請求的數(shù)量內(nèi)存給你。

                   當(dāng)預(yù)先分配的列表空了的時候,VMM會分配至少一頁的內(nèi)存,切分,然后把剩下的數(shù)據(jù)放進(jìn)適當(dāng)?shù)膲K列表中。但是,當(dāng)你請求的非分頁內(nèi)存的數(shù)量超過PAGE_SIZE時候,內(nèi)存池分配例程不會切分未使用的部分,這會浪費寶貴的非分頁內(nèi)存。

            也可以使用 MmAllocateNonCachedMemory MmAllocateContiguousMemory

            來分配非分頁或物理連續(xù)內(nèi)存。它們通常不使用在文件系統(tǒng)或者過濾驅(qū)動中,而是用于執(zhí)行池例程或者其它結(jié)構(gòu)。

                   內(nèi)核驅(qū)動如果重復(fù)的分配和釋放小塊的內(nèi)存(小于一個PAGE_SIZE, 可能導(dǎo)致系統(tǒng)的可用物理內(nèi)存碎片化。這會給系統(tǒng)帶來各種問題,包括降低系統(tǒng)的性能等。有一個方法可以避免系統(tǒng)碎片化,就是預(yù)先分配一塊合理大小的內(nèi)存,然后自已管理,在這個預(yù)先分配的塊中分配和釋放小塊的內(nèi)存,但這種方法有可能會浪費核心內(nèi)存。

             

            用池來管理內(nèi)存

                   上面提到用預(yù)先分配一塊合理大小的內(nèi)存來自已管理,可以避免系統(tǒng)內(nèi)存碎片。我們可以用池來管理這塊預(yù)先分配的內(nèi)存。必須再次強調(diào),預(yù)先分配的內(nèi)存大小必須足夠準(zhǔn)確,太大會浪費寶貴的資源。

                   調(diào)用 ExAllocatePool 來分配池使用的內(nèi)存,你要選擇從分頁或者非分頁的池中分配,注意你的內(nèi)存片基址必須在8字節(jié)的邊界對齊。

                   還要分配和初始化一個自旋鎖或者使用其它的同步機(jī)制來保護(hù)對內(nèi)存塊列表的修改。注意不要在比 DISPATCH_LEVEL 更高的 IRQL 等級使用池操作例程,因為在更高的 IRQL等級不能使用同步結(jié)構(gòu)。

                   然后定義一個ZONE_HEADER結(jié)構(gòu)的全局變量,用來作為這個池的控制結(jié)構(gòu),并調(diào)用ExInitializeZone來初始化池頭部。然后,就可以通過調(diào)用ExAllocateFromZone

            ExInterlockedAllocateFromZone 來分配自已管理的內(nèi)存塊。這兩個函數(shù)的差別在于后者使用了自旋鎖用于操作同步。調(diào)用ExFreeToZone ExInterlockedFreeToZone來釋放分配的內(nèi)存。

                   雖然池幫助減少系統(tǒng)內(nèi)存的碎片,但池還是有一些不足:

            1、 驅(qū)動程序必須預(yù)先為池分配內(nèi)存,這些內(nèi)存可能會閑置很久造成內(nèi)存浪費

            2、 你對需要的內(nèi)存的數(shù)量必須相當(dāng)?shù)木_,在很多時候這個很難做到。

            3、 當(dāng)內(nèi)存需求增大時,可以擴(kuò)大池的尺寸,但是卻不能減小池的尺寸,直到重啟系統(tǒng)

             

            lookaside lists

            lookaside lists NT4.0里新的特性,它突破了池的限制。

                   當(dāng)你調(diào)用 ExInitializeNPagedLookasideList ExInitializePagedlookasideList初始化 lookaside lists 時不用預(yù)先分配內(nèi)存,相反,只有當(dāng)你有真正需要內(nèi)存的時候才分配。

            在初始化時,你必須指定列表的深度,表示尺寸的最大值。相關(guān)的函數(shù)有ExAllocateFromN-

            PagedLookasideList ExAllocateFromPagedLookasideList。我們用一個 NPAGED_

            LOOKASIDE_LIST PAGED_LOOKASIDE_LIST結(jié)構(gòu)變量來保存lookaside lists的狀態(tài),注意這結(jié)構(gòu)一定要從非分頁內(nèi)存中分配。

             

             參考 《NT文件系統(tǒng)內(nèi)幕》

            posted on 2009-12-29 15:09 小默 閱讀(1634) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Windows

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