Linux核心空間記憶體申請函式

前言

我們都知道在使用者空間申請記憶體的函式是malloc(),這個函式在各個作業系統上的使用是一致的，對應的使用者空間的記憶體釋放韓式是free()，那麼在核心空間中記憶體如何申請呢？

一般我們會用到kmalloc(),kzalloc(), vmalloc(), alloc_page()等，下面我們來詳細看一下他們的各個引數以及他們的區別

kmalloc

函式原型

void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);

kamlloc申請的記憶體區域位於物理記憶體的對映區域，而且在物理上也是連續的，它們與真實的實體地址只有乙個固定的偏移，存在比較簡單的轉換關係，所以對申請的記憶體大小有限制，不能超過128kb。

比較常用的幾個flags

對應的記憶體釋放函式

void kfree(const void*objp);

kzalloc()

kzalloc() 函式與 kmalloc() 非常相似，引數及返回值是一樣的，可以說是前者是後者的乙個變種，因為 kzalloc() 實際上只是額外附加了 __gfp_zero 標誌。所以它除了申請核心記憶體外，還會對申請到的記憶體內容清零。

/** 
* kzalloc - allocate memory. the memory is set to zero.
*@size: how many bytes of memory are required. 
*@flags: the type of memory to allocate (see kmalloc). 
* */
static inline void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)

kzalloc() 對應的記憶體釋放函式也是 kfree()。

vmalloc()

函式原型

void *vmalloc(unsigned long size);

vmalloc() 函式則會在虛擬記憶體空間給出一塊連續的記憶體區，但這片連續的虛擬記憶體在物理記憶體中並不一定連續。由於 vmalloc() 沒***申請到的是連續的物理記憶體，因此對申請的記憶體大小沒有限制，如果需要申請較大的記憶體空間就需要用此函式了。

對應的記憶體釋放函式為：

void vfree(const void *addr);

注意：vmalloc() 和 vfree() 可以睡眠，因此不能從中斷上下文呼叫。

alloc_page()

alloc_page()用於申請連續的物理頁，可以通過page_address()把指定的頁轉化成邏輯位址。

總結kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 的共同特點是：

kzalloc 是強制清零的 kmalloc 操作；（以下描述不區分 kmalloc 和 kzalloc）

kmalloc 分配的記憶體大小有限制（128kb），而 vmalloc 沒有限制；

kmalloc 可以保證分配的記憶體實體地址是連續的，但是 vmalloc 不能保證；

kmalloc 分配記憶體的過程可以是原子過程（使用 gfp_atomic），而 vmalloc 分配記憶體時則可能產生阻塞；

kmalloc 分配記憶體的開銷小，因此 kmalloc 比 vmalloc 要快；

一般情況下，記憶體只有在要被 dma 訪問的時候才需要物理上連續，但為了效能上的考慮，核心中一般使用 kmalloc()，而只有在需要獲得大塊記憶體時才使用 vmalloc()。例如，當模組被動態載入到核心當中時，就把模組裝載到由 vmalloc() 分配的記憶體上。

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