kmalloc分配多页内存的物理页帧等相关技术疑问

针对你使用kmalloc分配多个page_size大小内存时的疑问，逐一解答如下：

• 问题1：分配的物理页帧是否物理相邻？
  只要kmalloc分配成功，这些物理页帧一定是物理连续的。kmalloc的核心特性就是提供物理连续的内核内存，不管请求的是单页还是多页，只要在它的最大分配阈值（不同架构下通常在32~64个4KB页之间）内，分配器都会从物理连续的空闲块中划出对应大小的内存。如果请求超过阈值，kmalloc会直接返回失败，此时需要使用alloc_pages这类接口。

• 问题2：已分配的页帧是否会被占用或重新分配？
  不会。一旦kmalloc分配成功，对应的物理页帧会被内核标记为“已使用”，在你调用kfree释放之前，内核内存管理系统不会将这些页帧分配给任何其他内核组件或进程，完全属于当前分配者独占使用。

• 问题3：是否会触发Major Page Fault？
  不会。kmalloc是内核态的内存分配，分配的是实际存在的物理内存，并且会直接映射到内核的线性虚拟地址空间，不需要从磁盘交换区加载页面。Major Page Fault的本质是需要从磁盘读取缺失的页面，而内核态的kmalloc分配不存在这种场景，因此不会触发。

• 问题4：用vmalloc替代kmalloc是否会导致页帧随机化？
  不会。vmalloc的特性是虚拟地址连续，但物理地址离散，它会将零散的空闲物理页映射到一段连续的虚拟地址上，但内核并没有为vmalloc设计主动的页帧随机化机制（用户态的ASLR随机化不涉及内核态的vmalloc）。物理页的选择只是基于当前空闲页的状态，并非刻意随机分布，只是因为不需要物理连续，所以看起来像是“随机”的而已。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HITAISHI BARAI