linux内核内存分配函数kmalloc()、kzalloc()、vmalloc()与__get_free_page()

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了linux内核内存分配函数kmalloc()、kzalloc()、vmalloc()与__get_free_page()。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

1、值得注意的点

2、函数原型

2.1 kmalloc()与kfree()

2.2 kzalloc与kfree()

2.3 vmalloc与vfree()

2.4 __get_free_page()与free_pages()

2.5 __get_free_pages()与free_pages()

2.6 get_zeroed_page()


1、值得注意的点

1、内核把物理作为内存管理的基本单位,尽管处理器的最小寻址单位通常为字(或者为字节),但是MMU(内存管理单元)通常以页为单位进行处理。从虚拟内存的角度看,页就是最小单位。

2、kmalloc()和__get_free_page()等类似函数,申请的内存位于DMA和常规区域的映射区,而且在物理上也是连续的。vmalloc()申请的物理地址不一定是连续的。

3、kmalloc()使用GFP_KERNEL标志申请内存时,若暂时不能满足,则进程会休眠等待页,即会引起阻塞,因此不能在中断上下文或者持有自旋锁时使用GFP_KERNEL申请内存。应当使用GFP_ATOMIC标志来申请内存,若不存在空闲页,直接返回。
vmalloc()申请内存的过程中可以睡眠,因此不能用于中断上下文中。

4、一般来说,为了性能,通常使用kzalloc()/kmalloc()分配内存,如果要分配的内存过大则使用vmalloc()
什么时候使用什么标志
情况 标志
进程上下文,可以睡眠

GFP_KERNEL文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-533217.html

进程上下文,不可以睡眠 GFP_ATOMIC,在睡眠前或者睡眠后可以使用GFP_KERNEL进行分配内存
中断处理函数  GFP_ATOMIC
软中断 GFP_ATOMIC
tasklet GFP_ATOMIC
需要用于DMA内存,可以睡眠 GFP_DMA | GFP_KERNEL
需要用于DMA内存,不可以睡眠 GFP_DMA | GFP_ATOMIC,在睡眠前可以使用GFP_KERNEL进行分配内存

2、函数原型

2.1 kmalloc()与kfree()

void *kmalloc(size_t s, gfp_t gfp)
/*
功能:分配对应的虚拟内存
参数:@size:分配内存区的大小,以字节为单位
     @flags:内存分配标志
          GFP_KERNEL:内核可能被休眠,用于进程上下文中
          GFP_ATOMIC:处理紧急的事务,用在中断上下文
          GFP_DMA:给DMA分配内存时使用,使用该标志时分配的虚拟地址和物理地址都是连续的
返回值:对应虚拟地址
特点:最大128k , 分配虚拟地址,其虚拟地址空间连续,
      物理地址空间也是连续,分配的内存必须是2的次幂的形式
*/

void kfree(const void *ptr)
/*
功能:释放对应的虚拟内存
参数:
    @ptr:虚拟内存的起始地址
返回值:无
*/

2.2 kzalloc与kfree()

static inline __alloc_size(1) void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
	return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);
}
kzalloc = kmalloc+memset(,0,):分配虚拟内存区并清零

void kfree(const void *ptr)
/*
功能:释放对应的虚拟内存
参数:
    @ptr:虚拟内存的起始地址
返回值:无
*/

2.3 vmalloc与vfree()

void *vmalloc(unsigned long size)
/*
功能:分配对应的虚拟内存
参数:
    @size:分配内存区的大小
返回值:对应虚拟地址
特点:分配虚拟地址,其虚拟地址空间连续,
        但是物理地址空间不一定连续
*/

void vfree(const void *addr)
/*
功能:释放对应的虚拟内存
参数:
    @addr:虚拟内存区的首地址
*/

2.4 __get_free_page()与free_pages()

unsigned long __get_free_page(gfp_t gfp)
/*
功能:分配一个页的内存 4K
*/

void free_page(unsigned long addr)
/*
功能:释放一个页的内存
*/

2.5 __get_free_pages()与free_pages()

unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
/*
功能:分配 2的order次方 的内存,如 order=3,即分配8个页 
order-->2^n :第二个参数填写的是n
n = get_order(5500)
*/

void free_pages(unsigned long addr, unsigned int order)
/*
功能:释放多个页的内存
*/

2.6 get_zeroed_page()

unsigned long get_zeroed_page(gfp_t gfp_mask)
/*
功能:只分配一页,让其内容填充0
*/

到了这里,关于linux内核内存分配函数kmalloc()、kzalloc()、vmalloc()与__get_free_page()的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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