KernelBitMap

Модуль ядра Linux: аллокатор памяти на основе bitmap — управление пулом блоков с поиском непрерывных регионов и потокобезопасностью.

Загружаемый модуль ядра, реализующий собственный блочный аллокатор поверх предвыделенного пула памяти. Свободные/занятые блоки отслеживаются битовой картой, выделение ищет непрерывный регион нужного размера, доступ к структуре защищён спинлоком. Управление и статистика — через интерфейс параметров модуля в sysfs.

Что демонстрирует

• Жизненный цикл модуля ядра: module_init / module_exit, __init / __exit, коды возврата ядра (-ENOMEM).
• Собственный аллокатор: пул 10 MiB, блок 4 KiB (2560 блоков), битовая карта на 320 байт (1 бит = 1 блок).
• Стратегия размещения: поиск непрерывного свободного региона из N блоков (first-fit) — ba_bitmap_find_free_region.
• Битовые операции: set / clear / test бита, подсчёт занятых блоков, длина наибольшего свободного участка.
• Синхронизация: spinlock_t для защиты состояния аллокатора от гонок.
• Статистика: свободная/занятая память, процент фрагментации.
• Интерфейс sysfs: module_param_cb с кастомными kernel_param_ops (alloc / free / stats / bitmap_info).

Архитектура

allocator.c   — allocator_init / allocator_alloc(bytes) / allocator_free(ptr); пул + spinlock + статистика
bitmap.c      — ba_bitmap_set/clear/test, find_free_region (непрерывный run), longest_free_run
params.c      — module_param_cb: alloc, free, stats, bitmap_info
main.c        — module_init/exit, инициализация и очистка аллокатора

Сборка

make            # сборка -> kernel_alloc.ko
make load       # insmod
make unload     # rmmod
make clean
make format     # clang-format

Проверка

sudo insmod kernel_alloc.ko

# выделение и освобождение через sysfs-параметры
echo <bytes> > /sys/module/kernel_alloc/parameters/alloc
echo <ptr>   > /sys/module/kernel_alloc/parameters/free

# статистика и состояние битовой карты
cat /sys/module/kernel_alloc/parameters/stats
cat /sys/module/kernel_alloc/parameters/bitmap_info

sudo rmmod kernel_alloc
dmesg | tail