linux内核中内存相关的操作函数..doc

linux内核中内存相关的操作函数 作者：harvey wang 邮箱：harvey.perfect@ 新浪博客地址：/harveyperfect ，有关于减肥和学习英语相关的博文，欢迎交流 1、kmalloc()/kfree() static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags) 内核空间申请指定大小的内存区域，返回内核空间虚拟地址。在函数实现中，如果申请的内存空间较大的话，会从buddy系统申请若干内存页面，如果申请的内存空间大小较小的话，会从slab系统中申请内存空间。有关buddy和slab，请参见《linux内核之内存管理.doc》 gfp_t flags 的选项较多。参考内核文件gfp.h。 在函数kmalloc()实现中，如果申请的空间较小，会根据申请空间的大小从slab中获取；如果申请的空间较大，如超过一个页面，会直接从buddy系统中获取。 2、vmalloc()/vfree() void *vmalloc(unsigned long size) 函数作用：从高端（如果存在，优先从高端）申请内存页面，并把申请的内存页面映射到内核的动态映射空间。vmalloc()函数的功能和alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap() 的功能相似，只所以说是相似而不是相同，原因在于用vmalloc()申请的物理内存页面映射到内核的动态映射区（见下图），并且，用vmalloc()申请的页面的物理地址可能是不连续的。而alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap()申请的页面的物理地址是连续的，被映射到内核的KMAP区。 vmalloc分配的地址则限于vmalloc_start与vmalloc_end之间。每一块vmalloc分配的内核虚拟内存都对应一个vm_struct结构体（可别和vm_area_struct搞混，那可是进程虚拟内存区域的结构），不同的内核虚拟地址被4k大小的空闲区间隔，以防止越界——见下图）。与进程虚拟地址的特性一样，这些虚拟地址与物理内存没有简单的位移关系，必须通过内核页表才可转换为物理地址或物理页。它们有可能尚未被映射，在发生缺页时才真正分配物理页面。如果内存紧张，连续区域无法满足，调用vmalloc分配是必须的，因为它可以将物理不连续的空间组合后分配，所以更能满足分配要求。vmalloc可以映射高端页框，也可以映射底端页框。vmalloc的作用只是为了提供逻辑上连续的地址。。。（分配顺序是HIGH, NORMAL, DMA ）free_pages() 内核空间申请指定个数的内存页，内存页数必须是2^order个页。 alloc_pages(gfp_mask, order) 中，gfp_mask 是flag标志，其中可以为_ _GFP_DMA、_GFP_HIGHMEM 分别对应DMA和高端内存。 注：该函数基于buddy系统申请内存，申请的内存空间大小为2^order个内存页面。 参见《linux内核之内存管理.doc》 通过函数alloc_pages()申请的内存，需要使用kmap()函数分配内核的虚拟地址。 4、__get_free_pages()/__free_pages() unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order) 作用相当于alloc_pages(NORMAL)+kmap()，但不能申请高端内存页面。 __get_free_page()只申请一个页面。 5、kmap()/kunmap() 返回指定页面对应内核空间的虚拟地址。 #include linux/highmem.h void *kmap(struct page *page); void kunmap(struct page *page); ? kmap 为系统中的任何页返回一个内核虚拟地址.? ? ? 对于低端内存页,它只返回页的逻辑地址;? ? ? 对于高端内存页, kmap在内核永久映射空间中创建一个特殊的映射.?这样的映射数目是有限, 因此最好不要持有过长的时间.? ? ? 使用 kmap 创建的映射应当使用 kunmap 来释放;? ?? kmap 调用维护一个计数器, 因此若2个或多个函数都在同一个页上调用kmap也是允许的.?通常情况下，内核永久映射空间是 4M 大小，因此仅仅需要一个页表即可，内核通过来 pkmap_page_table 寻找这个页表。kmalloc()和vmalloc()相比，kmalloc()总是从ZONE_NORMAL（下图中的直接映射区）申请内存。kma