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替换的（Do Kernel pages get swapped out?）。但是，有时允许换出内存很有用。是否可以在Linux内核中显式分配可交换内存？我想到的一种方法是创建用户空间进程并使用其内存。还有什么更好的吗？

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)); */

文件实际上并未链接，因此名称不可见。标志可以包括VM_NORESERVE以预先跳过会计，而不是在分配页面时进行计费。现在您有一个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);

还有shmem_read_mapping_page_gfp(..., gfp_t)来指定页面的分配方式。完成后不要忘记把页面放回去。

put_page(p);

与文件同上。

fput(filp);

Answer 2

问题的答案是简单的“否”或“是”，但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，kswapd换出时发生了什么。本质上，它将遍历所有过程并确定是否可以换出其内存。而且所有这些内存的硬件模式都为ring3。因此，SMAP本质上禁止将其作为数据读取或作为程序在内核（ring 0）中执行：

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

并检查您的发行版“ CONFIG_X86_SMAP”，对于我的Ubuntu，默认情况下为“ y”，这在过去几年中一直存在。

但是，如果将内存保留为内核地址（0环），则可能需要考虑更改kswapd操作以触发内核地址换出。鞭打内核地址先走？如果地址是kswapd内核操作的一部分，该怎么办？涉及的复杂性很大。

接下来要考虑的是操作中的交换：尝试读取内存并且启用它的“不存在”位时，硬件异常将触发linux内核内存故障处理程序（即__do_page_fault（））。

并查看__do_page_fault：

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

以及如何处理内核地址（do_kern_address_fault（））：

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

实质上只是报告可能情况下的错误。如果要启用内核地址页面错误，则必须修改此路径。

还要注意，SMAP检查（在smap_violation内部）是在用户地址页面错误（do_usr_addr_fault（））中完成的。