linux内核的内存分配函数

小鱼儿 2021-11-27 07:04 524阅读 0赞

原文网址：[linux内核的内存分配函数\_IT利刃出鞘的博客-CSDN博客][linux_IT_-CSDN]

# 内存空间 #

![内存分配][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ZlaXlpbmcwY2FuZ2xhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 函数列表 #

<table style="margin-left:15.9pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> </td> 
 <td style="width:147px;"> 分配原理 </td> 
 <td style="width:74px;"> 最大分配 </td> 
 <td style="width:416px;"> 使用情况 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> __get_free_pages </td> 
 <td style="width:147px;"> 直接对页框进行操作 </td> 
 <td style="width:74px;"> 4MB </td> 
 <td style="width:416px;"> 适用于分配较大量的连续物理内存 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> kmem_cache_alloc </td> 
 <td style="width:147px;"> 基于slab机制实现 </td> 
 <td style="width:74px;"> 128KB </td> 
 <td style="width:416px;"> 适合需要频繁申请释放相同大小内存块 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> kmalloc </td> 
 <td style="width:147px;"> 基于kmem_cache_alloc实现 </td> 
 <td style="width:74px;"> 128KB （include/lin ux/Kmalloc_si ze.h的内容决定 </td> 
 <td style="width:416px;"> 较常用，分配的地址称为内核逻辑地址。物理地址和逻辑地址都连续。分配的内存处于3GB~high_memory之间,这段内核空间与物理内存的映射一一对应 需要小于页框大小的内存。 不对获得的空间清零，需要自己调用memset清零 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> kzmalloc </td> 
 <td style="width:147px;"> 基于kmalloc实现 </td> 
 <td style="width:74px;"> 128KB </td> 
 <td style="width:416px;"> 和kmalloc基本相同。此函数分配的空间初始化为0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> vmalloc </td> 
 <td style="width:147px;"> 建立非连续物理内存到虚拟地址的映射 </td> 
 <td style="width:74px;"> </td> 
 <td style="width:416px;"> 分配的地址称为内核虚拟地址。 虚拟地址连续，物理内存不连续 分配的内存在 VMALLOC_START~4GB之间 适合需要大内存，但是对地址连续性没有要求的场合 比kmalloc慢 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> &nbsp;dma_alloc_writecombine 或dma_alloc_coherent </td> 
 <td style="width:147px;"> 基于__alloc_pages实现 </td> 
 <td style="width:74px;"> 4MB </td> 
 <td style="width:416px;"> 适用于DMA操作 返回值：虚拟地址 第三个参数：申请到的物理地址 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> ioremap </td> 
 <td style="width:147px;"> 实现已知物理地址到虚拟地址的映射 </td> 
 <td style="width:74px;"> </td> 
 <td style="width:416px;"> 适用于物理地址已知的场合，如设备驱动 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="width:187px;"> alloc_bootmem </td> 
 <td style="width:147px;"> 在启动kernel时，预留一段内存，内核看不见 </td> 
 <td style="width:74px;"> </td> 
 <td style="width:416px;"> 小于物理内存大小，内存管理要求较高 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# kmalloc #

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 简介 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> 用kfee()来释放 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 原型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> void *kmalloc(size_t size, int flags); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 参数 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> size：要分配的块的大小 flags：分配标志,常用GFP_KERNEL； GFP前缀的由来: 调用get_free_pages来实现实际的分配。见《Linux内核设计与实现》 =&gt; 第12章 内存管理 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 返回值 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> 成功返回分配的目标内存空间的首地址; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;失败返回NULL. &nbsp;&nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# \_\_get\_free\_pages #

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 简介 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> （用free_pages()来释放） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 原型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> unsigned long __get_free_pages(gfp_t&nbsp;gfp_k, unsigned int order) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 参数 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> gfp_k：分配标志（flags）,常用GFP_KERNEL order：分配的指数：实际大小是2^order，可以用order = ger_order(size) &nbsp;来获得。 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;//size代表实际大小 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 返回值 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> 成功返回分配的目标内存空间的首地址; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;失败返回NULL. &nbsp;&nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# devm\_kzalloc #

详细讲解见：[Linux设备模型(9)\_device resource management][Linux_9_device resource management]

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:48.2pt;"> 作用 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:485.9pt;"> 函数 devm_kzalloc() 和kzalloc()一样都是内核内存分配函数，但是devm_kzalloc()是跟设备(device)有关的， 当设备(device)被detached或者驱动(driver)卸载(unloaded)时，内存会被自动释放。另外，也可以通过函数 devm_kfree()手动释放。 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;而kzalloc()则需要手动释放(使用kfree())，但如果工程师检查不仔细，则有可能造成内存泄漏。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:48.2pt;"> 格式 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:485.9pt;"> static inline void * devm_kzalloc（struct device * dev，size_t size，gfp_t gfp） { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return devm_kmalloc（dev，size，gfp | __GFP_ZERO）; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; } void * devm_kmalloc(struct device *dev, size_t size, gfp_t gfp) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct devres *dr; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;dr = alloc_dr(devm_kmalloc_release, size, gfp, dev_to_node(dev)); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if (unlikely(!dr)) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return NULL; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;set_node_dbginfo(&amp;dr-&gt;node, "devm_kzalloc_release", size); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;devres_add(dev, dr-&gt;data); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return dr-&gt;data; } EXPORT_SYMBOL_GPL(devm_kmalloc); void devm_kfree（struct device * dev，void * p） &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;int rc; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;rc = devres_destroy（dev，devm_kmalloc_release，devm_kmalloc_match，p）; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;WARN_ON（RC）; } EXPORT_SYMBOL_GPL(devm_kfree); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 示例 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> struct s3c2440_i2c_dev { &nbsp;&nbsp;struct device *dev; &nbsp;&nbsp;void __iomem *base; &nbsp;&nbsp;struct i2c_msg *msg; &nbsp;&nbsp;u32 &nbsp;frequency; &nbsp;&nbsp;int speed_mode; &nbsp;&nbsp;int slave_addr; &nbsp;&nbsp;struct i2c_adapter &nbsp;adap; }; static int s3c2440_i2c_probe(struct platform_device *pdev) { &nbsp;&nbsp;struct s3c2440_i2c_dev *i2c_dev; &nbsp;&nbsp;struct i2c_adapter *adap; &nbsp;&nbsp;struct device *dev = &amp;pdev-&gt;dev; &nbsp;&nbsp;struct resource *res; &nbsp;&nbsp;i2c_dev = devm_kzalloc(&amp;pdev-&gt;dev, sizeof(struct s3c2440_i2c_dev), GFP_KERNEL); &nbsp;&nbsp;if(!i2c_dev) &nbsp;&nbsp;return -ENOMEM; &nbsp;&nbsp;... } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

# dma\_alloc\_coherent #

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 简介 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> 申请DMA区域的内存，保证此段内存是cache和dma的一致性问题。 详见：《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux4.0内核》=&gt; &nbsp;&nbsp;&nbsp;11.6.1 DMA与cache一致性 注意：目前没有devm_dma_alloc_coherent </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:65.25pt;"> 原型 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:468.85pt;"> static inline void *dma_alloc_coherent(struct device *dev, size_t size, dma_addr_t *dma_handle, gfp_t flag) dev : struct device指针，可以平台初始化里指定，主要是dma_mask之类，可参考framebuffer。 一般在probe函数中， static int hik_fmc_probe(struct platform_device *pdev) &nbsp;&nbsp;struct device *dev = &amp;pdev-&gt;dev size :实际分配大小 dma_handle:返回的内存物理地址，供dma使用 flag: gfp标记。如GFP_KERNEL 返回值：内存虚拟地址。 一般把handle值写到控制器寄存器上，内核可以直接操作返回值（虚拟地址） 对应的释放函数： dma_free_coherent(dev, 4096+256, vir_buf, dma_handle); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> 示例 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td colspan="2" style="vertical-align:top;"> static int s3c2440_fmc_probe(struct platform_device *pdev) { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;struct device *dev = &amp;pdev-&gt;dev; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;dma_addr_t dma_handle; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;char *vir_buf; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;vir_buf = dma_alloc_coherent(dev, 4096+256, &amp;dma_handle, GFP_KERNEL); } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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[linux_IT_-CSDN]: https://knife.blog.csdn.net/article/details/97131549
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ZlaXlpbmcwY2FuZ2xhbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211126/bcbe404ca30049819495d2f236ff240e.png
[Linux_9_device resource management]: http://www.wowotech.net/device_model/device_resource_management.html