Linux内核中如何申请和释放内存?

1、首先打开Linux命令窗口，可使用快捷键Ctrl+Alt+T打开。

2、这时查看一下当前Linux系统内存使用情况，使用命令：Free –m，total 内存总数，used 已经使用的内存数，free 空闲的内存数。

3、接下来的 *** 作需要先获取高级用户权限，输入命令:sudo -i，确定后输入高级用户密码。

4、这时进行拷贝文件拷贝，增加内存使用量（即used的占用量），输入命令: cp -r /etc ~/test/。

5、执行命令结束后，再次查看一下当前Linux系统内存使用情况，发现有70M的内存被cached用了。使用命令：Free –m。

6、接下来释放已被占用的缓存，输入命令: cat /proc/sys/vm/drop_caches，回车后返回结果0。

7、接着输入命令：sync，回车后继续输入命令：echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches，回车后继续输入：cat /proc/sys/vm/drop_caches，回车后返回结果3，将/proc/sys/vm/drop_caches值设为3。

8、这样缓存释放就已经完成了，再次执行命令Free –m看看，通过图中可以对比看到，内存被释放了218M。

在Linux内核空间中申请内存涉及的函数主要包括kmalloc () 、_get_free _pages ()和vmalloc(等。kmalloc()和_get_free pages ()(及其类似函数）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，它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移，因此存在较简单的转换关系。而vmalloc()在虚拟内存空间给出一块连续的内存区，实质上，这片连续的虚拟内存在物理内存中并不一定连续，而vmalloc (）申请的虚拟内存和物理内存之间也没有简单的换算关系。

1.kmalloc ( )

给kmalloc() 的第一个参数是要分配的块的大小第二个参数为分配标志，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。由于在中断处理函数、tasklet和内核定时器等非进程上下文中不能阻塞，所以此时驱动应当使用GFP_ATOMIC标志来申请内存。当使用GFP_ATOMIC标志申请内存时，若不存在空闲页，则不等待，直接返回。

其他的申请标志还包括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IO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）和__GFPNORETRY（若申请不到，则立即放弃)等。

使用kmalloc()申请的内存应使用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/宏本质上是Linux内核最底层用于获取空闲内存的方法，因为底层的buddy算法以2n页为单位管理空闲内存，所以最底层的内存申请总是以2n页为单位的。

get_free _pages (）系列函数/宏包括get_zeroed _page () 、_get_free_page ()和get_free pages () 。

__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2order，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），这取决于具体的硬件平台。

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