GPU虚拟化实现（五）

章节回顾

在上一章，简单介绍了项目拦截cuda函数的流程，其本质上与拦截nvml函数的流程是一致的，都是首先将源函数的地址存储在列表的指针中，当拦截到函数时跳转到自定义实现的函数，需要特殊处理就特殊处理，如不需要转到源函数去处理。在这一章，将会介绍这个项目的allocator模块。

初步介绍

项目中的allocator模块时自定义实现的 CUDA 设备显存分配器，主要负责实际的显存分配、释放、追踪和 OOM 检查。

详细介绍

核心数据结构

分配器的运作依赖于几个关键的数据结构（定义在 allocator.h 中）：

1. allocated_device_memory_struct

struct allocated_device_memory_struct{CUdeviceptr address;                       // 设备显存的指针size_t length;                             // 分配的大小CUcontext ctx;                             // 关联的 CUDA 上下文CUmemGenericAllocationHandle *allocHandle; // 分配句柄
};
typedef struct allocated_device_memory_struct allocated_device_memory;

这个结构体用来存储单块已分配的 CUDA 设备显存的关键信息。
2. allocated_list_struct 和 allocated_list_entry_struct

struct allocated_list_entry_struct{allocated_device_memory *entry;;struct allocated_list_entry_struct *next,*prev;
};
typedef struct allocated_list_entry_struct allocated_list_entry;struct allocated_list_struct{allocated_list_entry *head;allocated_list_entry *tail;size_t length;
};
typedef struct allocated_list_struct allocated_list;

allocated_list_entry定义了双向链表中的一个节点。每个节点代表着一块被追踪的设备显存。
allocated_list是一个双向链表，用于存储分配的显存记录。
3. region_struct, region_list_struct 和 region_list_entry_struct(在 allocator.c 这个文件的代码逻辑里，并没有直接使用 region 相关的结构和逻辑)

struct region_struct{size_t start;size_t freemark;size_t freed_map;size_t length;CUcontext ctx;allocated_list *region_allocs;char *bitmap;CUmemGenericAllocationHandle *allocHandle;
};
typedef struct region_struct region;struct region_list_entry_struct{region *entry;struct region_list_entry_struct *next,*prev;
};
typedef struct region_list_entry_struct region_list_entry;struct region_list_struct{region_list_entry   *head;region_list_entry   *tail;size_t length;
};
typedef struct region_list_struct region_list;

大白话解释：
想象 GPU 显存是一整块大蛋糕，为了方便管理，我们先把它分成几块“大蛋糕”（region），每一块大蛋糕都有自己的档案，记录大小、位置、还有哪些部分被切走了。大蛋糕的档案都串在一起（region_list_entry），放在一个总账本里（region_list），让你随时能找到所有大蛋糕的信息。

每块大蛋糕还能再切成很多“小蛋糕”，分给不同的任务用。每块小蛋糕的信息（位置、大小、谁在用）也记录在小纸条上（allocated_device_memory），这些小纸条串成一串（allocated_list_entry），放在一个小账本里（allocated_list）。而每个大蛋糕的档案里，都有一个指向自己小账本的指针（region_allocs），让你知道从这块大蛋糕切出去的小蛋糕有哪些。

核心功能和运作机制

初始化

// allocator.c
void allocator_init(){LOG_DEBUG("Allocator_init\n");device_overallocated = malloc(sizeof(allocated_list));LIST_INIT(device_overallocated);pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
}

// allocator.h
#define LIST_INIT(list) {   \list->head=NULL;         \list->tail=NULL;         \list