补充 Linux Kernel 内存分配.

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Software/OperatingSystem/Linux/Modules/KernelDriver/API/Linux_Kernel_内存分配.md

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+# 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。