diff --git a/Software/OperatingSystem/Linux/Modules/KernelDriver/API/Linux_Kernel_内存分配.md b/Software/OperatingSystem/Linux/Modules/KernelDriver/API/Linux_Kernel_内存分配.md new file mode 100644 index 0000000..125d5d5 --- /dev/null +++ b/Software/OperatingSystem/Linux/Modules/KernelDriver/API/Linux_Kernel_内存分配.md @@ -0,0 +1,86 @@ +# Linux Kernel 内存分配 + +## kmalloc() + +函数原型: + +```c +void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags); +``` + +kmalloc() 申请的内存位于物理内存映射区域,而且在物理上也是连续的,它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移,因为存在较简单的转换关系,所以对申请的内存大小有限制,不能超过128KB。 +   +较常用的 flags(分配内存的方法): + +* GFP_ATOMIC —— 分配内存的过程是一个原子过程,分配内存的过程不会被(高优先级进程或中断)打断; +* GFP_KERNEL —— 正常分配内存; +* GFP_DMA —— 给 DMA 控制器分配内存,需要使用该标志(DMA要求分配虚拟地址和物理地址连续)。 + +flags 的参考用法: + +| 说民 | Flag | +|-----------------------|-----------------------| +| 进程上下文,可以睡眠 | GFP_KERNEL | +| 进程上下文,不可以睡眠(中断处理程序、软中断、Tasklet) | GFP_ATOMIC | +| 用于DMA的内存,可以睡眠 | GFP_DMA \| GFP_KERNEL | +| 用于DMA的内存,不可以睡眠 | GFP_DMA \|GFP_ATOMIC | + +对应的内存释放函数为: + +```c +void kfree(const void *objp); +``` + +## kzalloc() + +kzalloc() 函数与 kmalloc() 非常相似,参数及返回值是一样的,可以说是前者是后者的一个变种,因为 kzalloc() 实际上只是额外附加了 __GFP_ZERO 标志。所以它除了申请内核内存外,还会对申请到的内存内容清零。 + +```c +/** + * 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) +{ + return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO); +} +``` + +kzalloc() 对应的内存释放函数也是 kfree()。 + +## vmalloc() + +函数原型: + +```c +void *vmalloc(unsigned long size); +``` + +vmalloc() 函数则会在虚拟内存空间给出一块连续的内存区,但这片连续的虚拟内存在物理内存中并不一定连续。由于 vmalloc() 没有保证申请到的是连续的物理内存,因此对申请的内存大小没有限制,如果需要申请较大的内存空间就需要用此函数了。 + +对应的内存释放函数为: + +```c +void vfree(const void *addr); +``` + +注意:vmalloc() 和 vfree() 可以睡眠,因此不能从中断上下文调用。 + +## 总结 + +kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 的共同特点是: + +1. 用于申请内核空间的内存; +2. 内存以字节为单位进行分配; +3. 所分配的内存虚拟地址上连续。 + +kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 的区别是: + +1. kzalloc 是强制清零的 kmalloc 操作;(以下描述不区分 kmalloc 和 kzalloc) +2. kmalloc 分配的内存大小有限制(128KB),而 vmalloc 没有限制; +3. kmalloc 可以保证分配的内存物理地址是连续的,但是 vmalloc 不能保证; +4. kmalloc 分配内存的过程可以是原子过程(使用 GFP_ATOMIC),而 vmalloc 分配内存时则可能产生阻塞; +5. kmalloc 分配内存的开销小,因此 kmalloc 比 vmalloc 要快。 + +一般情况下,内存只有在要被 DMA 访问的时候才需要物理上连续,但为了性能上的考虑,内核中一般使用 kmalloc(),而只有在需要获得大块内存时才使用 vmalloc()。例如,当模块被动态加载到内核当中时,就把模块装载到由 vmalloc() 分配的内存上。