内核中申请内存的函数

Linux内核空间中常见的内存分配函数

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()有：

flags 的参考用法：

　|– 进程上下文，可以睡眠　GFP_KERNEL

　|– 进程上下文，不可以睡眠GFP_ATOMIC

　||– 中断处理程序　GFP_ATOMIC

　||– 软中断GFP_ATOMIC

　||– 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

释放内存

void kfree(const void *objp)

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。 kzalloc() 对应的内存释放函数也是 kfree()。

static inline void *kzalloc(size_t size,gfp_t flags) {return kmalloc(size,flags |_GFP_ZERO)}

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。

释放内存

void vfree(const void *addr)

注意vmalloc和vfree时可以睡眠的，因此不能从中断上下问调用 。

kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 的区别是：

一般地，在使用虚拟内存技术的多任务系统上，内核和应用有不同的地址空间，因此，在内核和应用之间以及在应用与应用之间进行数据交换需要专门的机制来实现，众所周知，进程间通信（IPC）机制就是为实现应用与应用之间的数据交换而专门实现的。

通常情况下，应用程序通过内核接口访问驱动程序，因此，驱动程序需要和应用程序交换数据。Linux将存储器分为“内核空间”和“用户空间”。 *** 作系统和驱动程序在内核空间运行，应用程序在用户空间运行，两者不能简单地使用指针传递数据。因为Linux系统使用了虚拟内存机制，用户空间的内存可能被换出，当内核空间使用用户空间指针时，对应的数据可能不在内存中。Linux内核提供了多个函数和宏用于内核空间和用户空间传递数据。

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。

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。

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