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文章目录
- 内核空间动态内存申请
- 1.kmalloc()
- 2._ _get_free_pages()
- 3.vmalloc()
内核空间动态内存申请
1.kmalloc()
#include <linux/slab.h>
void *kmalloc(size_t size, int flags);
参数：
- 分配的块的大小
- 分配标志，用于控制kmalloc的行为。
最常用的分配标志是
GFP_KERNEL，其含义是在内核空间的进程中申请内存。kmalloc（）的底层依赖于__get_free_pages（）来实现，分配标志的前缀GFP正 好是这个底层函数的缩写。使用GFP_KERNEL标志申请 内存时，若暂时不能满足，则进程会睡眠等待页，即 会引起阻塞，因此不能在中断上下文或持有自旋锁的 时候使用GFP_KERNE申请内存。
其他一些申请标志：
| GFP_USER | 用来为用户空 间页分配内存，可能阻塞 |
|---|---|
| GFP_HIGHUSER | 类似 GFP_USER，但是它从高端内存分配 |
| GFP_DMA | 从 DMA区域分配内存 |
| GFP_NOIO | 不允许任何I/O初始 化 |
| GFP_NOFS | 不允许进行任何文件系统调用 |
| __GFP_HIGHMEM | 指示分配的内存可以位于高端内 存 |
| __GFP_COLD | 请求一个较长时间不访问的 页 |
| __GFP_NOWARN | 当一个分配无法满足时，阻止 内核发出警告 |
| __GFP_HIGH | 高优先级请求，允许 获得被内核保留给紧急状况使用的最后的内存页 |
| __GFP_REPEAT | 分配失败，则尽力重复尝试 |
| __GFP_NOFAIL | 标志只许申请成功，不推荐 |
| __GFP_NORETRY | 若申请不到，则立即放弃 |
kzalloc（）
kzalloc()函数在本质上就是 kmalloc() 函数，只不过多了一个自动帮我们把所申请到的内存清零的操作而已。
kcalloc()
kcalloc()函数的本质也是 kmalloc() 函数。它相较于 kzalloc() 函数又多了一层“数量”的封装。
/**
* kcalloc - allocate memory for an array. The memory is set to zero.
* @n: number of elements.
* @size: element size.
* @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc).
*/
static inline void *kcalloc(size_t n, size_t size, gfp_t flags)
{
return kmalloc_array(n, size, flags | __GFP_ZERO);
}
static inline void *kmalloc_array(size_t n, size_t size, gfp_t flags)
{
if (size != 0 && n > SIZE_MAX / size)
return NULL;
return __kmalloc(n * size, flags);
}
使用上面三个函数申请的内存都应使用kfree（）释 放，这个函数的用法和用户空间的free（）类似
2._ _get_free_pages()
_ _get_free_pages()系列函数/宏是 kmalloc()实现的基础，_ _get_free_pages()系列函数/宏包括 get_zeroed_page()、__get_free_page()和_ _get_free_pages()。
get_zeroed_page(unsigned int flags); //该函数返回一个指向新页的指针并且将该页清零。
__get_free_page(unsigned int flags);
//该宏返回一个指向新页的指针但是该页不清零，它实际上为：
#define __get_free_page(gfp_mask) \
__get_free_pages((gfp_mask),0)
//就是调用了下面的__get_free_pages（）申请1页。
__get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order);
/*该函数可分配多个页并返回分配内存的首地址，分配的页数为 2^order，分配的页也不清零。order 允许的最大值是 10（即 1024 页）或者 11（即2048 页），依赖于具体的硬件平台。*/
__get_free_pages（）和get_zeroed_page（）在 实现中调用了alloc_pages（）函数， alloc_pages（）既可以在内核空间分配，也可以在用 户空间分配，其原型为：
struct page * alloc_pages(int gfp_mask, unsigned long order);
/*参数含义与__get_free_pages（）类似，但它返
回分配的第一个页的描述符而非首地址。*/
使用_ _get_free_pages()系列函数/宏申请的内存应使用下列函数释放：
void free_page(unsigned long addr);
void free_pages(unsigned long addr, unsigned long order);
__get_free_pages等函数在使用时，其申请标志 的值与kmalloc（）完全一样，各标志的含义也与kmalloc（）完全一致，最常用的是GFP_KERNEL和GFP_ATOMIC。
3.vmalloc()
vmalloc()一般用在为只存在于软件中（没有对应的硬件意义，因为分配的内存区域在物理内存中可能是分散的，而不是一个连续的物理内存块）的较大的顺序缓冲区分配内存，开销远大于__get_free_pages()，为了完成 vmalloc()，新的页表需要被建立。因此，只是调用 vmalloc()来分配少量的内存（如 1 页）是不妥的。
vmalloc()申请的内存应使用 vfree()释放，vmalloc()和 vfree()的函数原型如下：
void *vmalloc(unsigned long size);
void vfree(void * addr);
vmalloc（）不能用在原子上下文中，因为它的内 部实现使用了标志为
GFP_KERNEL的kmalloc（）。使用vmalloc（）函数的一个例子函数是
create_module（）系统调用，它利用vmalloc（）函 数来获取被创建模块需要的内存空间。vmalloc（）在申请内存时，会进行内存的映射， 改变页表项，不像kmalloc（）实际用的是开机过程中 就映射好的DMA和常规区域的页表项。因此 vmalloc（）的虚拟地址和物理地址不是一个简单的线 性映射。
