一、 何謂可分頁(yè)和非分頁(yè)內(nèi)存

?????? 默認(rèn)情況下，內(nèi)核加載器會(huì)加載所有的代碼部分和全局?jǐn)?shù)據(jù)到非分頁(yè)內(nèi)存中。而且，加載器是一次加載整個(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序文件，甚至你可以刪除當(dāng)前正在執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)文件。
但是，你可以告訴加載器你希望驅(qū)動(dòng)的哪部分是可分頁(yè)，所謂可分頁(yè)，就是可能會(huì)被換頁(yè)出內(nèi)存（ Page out ）。可以使用下面的指令來實(shí)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(yè)內(nèi)存中。
使數(shù)據(jù)段可分頁(yè)，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(jí)別被調(diào)用的例程被換出頁(yè)面。

?????? 可以調(diào)用 MmLockPageableCodeSection 和 MmLockPageableCodeSection-
ByHandle 來鎖定被標(biāo)志為可分頁(yè)的代碼段。
可以調(diào)用 MmLockPageableDataSection 和 MmLockPageableDataSectionB-
yHandle 來鎖定被標(biāo)志為可分頁(yè)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(gè)驅(qū)動(dòng)程序可分頁(yè)，覆蓋使用編譯指令修飾的段的頁(yè)面屬性。
可以調(diào)用 MmResetDriverPaging 把頁(yè)面屬性重設(shè)回最初描述的屬性。

?????? 最后，把那些驅(qū)動(dòng)初始化后不再需要的代碼自動(dòng)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(dòng)程序在執(zhí)行時(shí)可能需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存空間，這時(shí)你要決定需要的是可分頁(yè)還是不可分頁(yè)的內(nèi)存。如果你的驅(qū)動(dòng)在運(yùn)行中訪問內(nèi)存的時(shí)候能夠經(jīng)受頁(yè)錯(cuò)誤，那么盡量使用可分頁(yè)內(nèi)存。
注意：大多數(shù)低層磁盤和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)通常不能使用可分頁(yè)內(nèi)存，因?yàn)樗麄兊拇a常常在較高的 IRQL 等級(jí)執(zhí)行而不允許頁(yè)錯(cuò)誤。但是，文件系統(tǒng)（通常比磁盤驅(qū)動(dòng)占用更大，更多資源）有時(shí)候可從可分頁(yè)池中分配一些內(nèi)存。

?????? 非分頁(yè)內(nèi)存在整個(gè)系統(tǒng)中是一個(gè)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(dòng)來分配內(nèi)存：

ExAllocatePool

ExAllocatePoolWithQuota

ExAllocatePoolWithTag

ExAllocatePoolWithQuotaTag

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

NonPagedPool??? 請(qǐng)求分配一個(gè)不可分頁(yè)的內(nèi)存

PagedPool?????? 請(qǐng)求分配一個(gè)可分頁(yè)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(yè)內(nèi)存。

?????????? 當(dāng)你的應(yīng)用訪問內(nèi)存時(shí)候可以處理頁(yè)錯(cuò)誤的時(shí)候，應(yīng)該指定這個(gè)類型。

NonPagedPoolMustSucceed

????????????? 在其它方式都失敗時(shí)，而你又必須立即得到內(nèi)存的時(shí)候可以使用這個(gè)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(shí)候才使用，如果分配失敗，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的 bugcheck ，錯(cuò)誤代碼是 MUST_SUCCEED_POOL_EMPTY 。

NonPagedPoolCacheAligned

?????????? 這個(gè)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(duì)齊的非分頁(yè) 內(nèi)存。注意這個(gè)操作默認(rèn)是在 Intel 平臺(tái)上的 NonPagedPool 分配類型。

PagedPoolCacheAligned

?????????? 這個(gè)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(duì)齊的分頁(yè) 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(gè)列表包含一種固定大小的塊。當(dāng)你使用上面的函數(shù)請(qǐng)求內(nèi)存時(shí)，例程試圖分配一個(gè)和你請(qǐng)求數(shù)量相近的或更大一點(diǎn)的固定大小的 塊。但是，如果你要求的數(shù)量超過一頁(yè)時(shí)，或者超過列表中最大塊的大小時(shí)，又或者在預(yù)先分配的列表中沒有可用的塊的時(shí)候， VMM 就會(huì)從任何適當(dāng)類型的系統(tǒng)可用的內(nèi)存中分配你請(qǐng)求的數(shù)量?jī)?nèi)存給你。

?????? 當(dāng)預(yù)先分配的列表空了的時(shí)候， VMM 會(huì)分配至少一頁(yè)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(qǐng)求的非分頁(yè)內(nèi)存的數(shù)量超過 PAGE_SIZE 時(shí)候，內(nèi)存池分配例程不會(huì)切分未使用的部分，這會(huì)浪費(fèi)寶貴的非分頁(yè)內(nèi)存。

也可以使用 MmAllocateNonCachedMemory 或 MmAllocateContiguousMemory

來分配非分頁(yè)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(dòng)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(dòng)如果重復(fù)的分配和釋放小塊的內(nèi)存（小于一個(gè) PAGE_SIZE ） , 可能導(dǎo)致系統(tǒng)的可用物理內(nèi)存碎片化。這會(huì)給系統(tǒng)帶來各種問題，包括降低系統(tǒng)的性能等。有一個(gè)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(gè)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(huì)浪費(fèi)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(qiáng)調(diào)，預(yù)先分配的內(nèi)存大小必須足夠準(zhǔn)確，太大會(huì)浪費(fèi)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(yè)或者非分頁(yè)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(duì)齊。

?????? 還要分配和初始化一個(gè)自旋鎖或者使用其它的同步機(jī)制來保護(hù)對(duì)內(nèi)存塊列表的修改。注意不要在比 DISPATCH_LEVEL 更高的 IRQL 等級(jí)使用池操作例程，因?yàn)樵诟叩?/span> IRQL 等級(jí)不能使用同步結(jié)構(gòu)。

?????? 然后定義一個(gè) ZONE_HEADER 結(jié)構(gòu)的全局變量，用來作為這個(gè)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(gè)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(dòng)程序必須預(yù)先為池分配內(nèi)存，這些內(nèi)存可能會(huì)閑置很久造成內(nèi)存浪費(fèi)

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

3、 當(dāng)內(nèi)存需求增大時(shí)，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 是 NT4.0 里新的特性，它突破了池的限制。

?????? 當(dāng)你調(diào)用 ExInitializeNPagedLookasideList 和 ExInitializePagedlookasideList 初始化 lookaside lists 時(shí)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(shí)候才分配。

在初始化時(shí)，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(gè) 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(yè)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(qǐng)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);
}