没有物理内存分配的虚拟内存分配

Question

我正在研究Linux内核项目，我需要找到一种在不分配物理内存的情况下分配虚拟内存的方法。例如，如果我使用它：

char* buffer = my_virtual_mem_malloc(sizeof(char) * 512);

my_virtual_mem_malloc是我的内核模块实现的新SYSCALL。写入此缓冲区的所有数据都通过套接字（不在物理内存上）存储在文件或其他服务器上。因此，要完成此任务，我需要请求虚拟内存并访问vm_area_struct结构以重新定义vm_ops结构。

你对此有什么想法吗？

THX

Answer 1

这在结构上是不可能的。您可以创建具有在某处复制数据的写回例程的vm区域，但在某种程度上，您必须分配要写入的物理页面。

如果你对此感到满意，你可以简单地写一个FUSE driver，将它安装在某个地方，并从中取出mmap。如果你不是，那么你只需要write()，因为x86不支持重定向写操作而不需要在所有分配物理页，至少。

Answer 2

有一些解决此问题的方法，但大多数方法都要求您先写入中间内存。

网络文件系统（NFS）

最简单的方法就是让服务器打开某种共享文件系统，例如NFS，并使用mmap()将远程文件映射到内存地址。然后，写入该地址实际上将写入操作系统的页面缓存，当页面缓存已满或预定义的系统超时后，最终将写入远程文件。

分布式共享内存（DSM）

另一种方法是使用DSM，缓存大小非常小。

  

在计算机科学中，分布式共享存储器（DSM）是一种存储器架构形式，其中物理上分离的存储器可以作为一个逻辑共享地址空间进行寻址。

     

[...]软件DSM系统可以在操作系统中实现，也可以作为编程库实现，可以被认为是底层虚拟内存架构的扩展。当在操作系统中实现时，这样的系统对于开发者是透明的;这意味着底层分布式内存对用户完全隐藏。

这意味着每个虚拟地址逻辑映射到远程计算机上的虚拟地址，并且写入它将执行以下操作：（a）从远程计算机接收页面并获得独占访问权限。 （b）更新页面数据。 （c）释放页面并在再次读取时将其发送回远程机器。

在典型的DSM实现中，（c）仅在远程计算机将再次读取数据时发生，但您可以从现有DSM实现开始并更改行为，以便在本地计算机页面缓存已满时发送数据

I / O MMU

  

[...] IOMMU将设备可见的虚拟地址（在此上下文中也称为设备地址或I / O地址）映射到物理地址。

这基本上意味着直接写入网络设备缓冲区，这实际上是为该设备实现替代驱动程序。 这种方法似乎最复杂，我认为这种方法没有任何好处。

这种方法实际上并没有使用任何中间内存，但除非系统有大量的实时要求，否则绝对不推荐使用。