一、 何謂可分頁和非分頁內(nèi)存
??????
默認情況下，內(nèi)核加載器會加載所有的代碼部分和全局數(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
??????
??????
由
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
和
MmLockPageableCodeSection-
ByHandle
來鎖定被標志為可分頁的代碼段。
可以調(diào)用
MmLockPageableDataSection
和
MmLockPageableDataSectionB-
yHandle
來鎖定被標志為可分頁的數(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。注意這個操作默認是在
Intel
平臺上的
NonPagedPool
分配類型。
PagedPoolCacheAligned
??????????
這個標志分配使用數(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
和
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)放進適當?shù)膲K列表中。但是，當你請求的非分頁內(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
或
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。
二、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制來保護對內(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
和
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
和
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?shù)木_，在很多時候這個很難做到。
3、
當內(nèi)存需求增大時，可以擴大池的尺寸，但是卻不能減小池的尺寸，直到重啟系統(tǒng)
lookaside lists
lookaside lists
是
NT4.0
里新的特性，它突破了池的限制。
??????
當你調(diào)用
ExInitializeNPagedLookasideList
和
ExInitializePagedlookasideList
初始化
lookaside lists
時不用預(yù)先分配內(nèi)存，相反，只有當你有真正需要內(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
和
ExAllocateFromPagedLookasideList
。我們用一個
NPAGED_
LOOKASIDE_LIST
或
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。
PAGED_LOOKASIDE_LIST
typedef struct _MYDATASTRUCT
{
CHAR buffer[64];
} MYDATASTRUCT,*PMYDATASTRUCT;
VOID LookasideTest()
{
#define NUM 50
PMYDATASTRUCT structs[NUM];
PAGED_LOOKASIDE_LIST Lookaside;
ExInitializePagedLookasideList(&Lookaside, NULL, NULL, 0, sizeof(MYDATASTRUCT), '1234', 0);
// 頻繁請求內(nèi)存
for(int i = 0; i < NUM; i++)
{
?? structs[i] = (PMYDATASTRUCT)ExAllocateFromPagedLookasideList(&Lookaside);
}
// 頻繁釋放內(nèi)存
for(int i = 0; i < NUM; i++)
{
?? ExFreeToPagedLookasideList(&Lookaside, structs[i]);
?? structs[i] = NULL;
}
ExDeletePagedLookasideList(&Lookaside);
}