目录
前言：
Linux内核空间一般使用 kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 、vzalloc() 动态申请内存。下面记录如何使用。
1、区别
- vmalloc从高端内存开始分配，当内存不够时才分配低端内存。kmalloc从低端内存开始分配；
- vmalloc和kmalloc分配的虚拟地址都是连续的，但是vmalloc分配的物理地址一般不连续，kmalloc分配的物理地址连续；
- vmalloc分配的一般是大块的内存，而kmalloc一般分配的是小块内存（不超过128k）；
| 函数 | 位置 | 特性 | 大小限制 |
|---|---|---|---|
| kmalloc | 低端内存（线性映射）区域 | 物理地址虚拟地址均连续 | 不能超过128K |
| kzalloc | 低端内存（线性映射）区域 | 物理地址虚拟地址均连续 | 不能超过128K |
| vmalloc | 高端内存（动态映射）区域 | 虚拟地址连续，物理地址不一定连续 | 无限制 |
| vzalloc | 高端内存（动态映射）区域 | 虚拟地址连续，物理地址不一定连续 | 无限制 |
2、使用差异
- 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；
- kmalloc 分配内存的开销小，因此 kmalloc 比 vmalloc 要快；
注意：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。
一、kmalloc、kzalloc、kfree
1、动态申请
1.1 kmalloc()
/* include/linux/slab.h */
void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)；功能： kmalloc() 申请的内存位于物理内存映射（低端内存）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。
参数：
- size：申请内存大小
- flags：分配标志
（1）flags 常用值
| 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） |
（2）flags 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 如果进程上下文允许睡眠情况下尽量用 GFP_KERNEL， 如果进程上下文禁止休眠的话（如中断，taskletd等）必须用 GFP_ATOMIC。
返回值：
- 非NULL：申请到的内存虚拟地址（指向一块物理上连续的内存区域）；
- NULL：申请失败；
1.2 kzalloc()
kzalloc() 函数与 kmalloc() 非常相似，参数及返回值是一样的。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。
/* include/linux/slab.h */
static inline void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);
}2、内存释放
kmalloc() 和 kzalloc() 的内存释放函数都是 kfree()
/* mm/slob.c */
void kfree(const void *objp);参数：
- objp：kmalloc() 和 kzalloc() 申请的内存首地址
3、示例
/* 申请内存 */
pBuffer = kmalloc(1024, GFP_KERNEL);
if (!pBuffer) {
printk(KERN_ERR "kmalloc failed\n");
return -1;
}
/* 释放内存 */
kfree(pBuffer);二、vmalloc、vzalloc、vfree
注意：vmalloc和vfree可以休眠，因此中断上下文禁止使用
1、动态申请
1.1 vmalloc()
/* mm/vmalloc.c */
void *vmalloc(unsigned long size)
{
return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
GFP_KERNEL);
}功能：vmalloc() 函数则会在虚拟内存（高端内存）区域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。
参数：
- size：申请内存的大小
返回值：
- 非NULL：申请到的内存的虚拟地址；
- NULL：申请失败；
1.2 vzalloc()
vzalloc比vmalloc步骤多了一步，将申请的逻辑地址连续的内存数据置为0
/* mm/vmalloc.c */
void *vzalloc(unsigned long size)
{
return __vmalloc_node_flags(size, NUMA_NO_NODE,
GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
}2、内存释放
vmalloc() 和 vzalloc() 的内存释放函数都是 vfree()
void vfree(const void *addr);3、示例
/* 申请内存 */
pBuffer = vmalloc(1024);
if (!pBuffer ) {
printk(KERN_ERR "vmalloc failed\n");
return -1;
}
/* 释放内存 */
vfree(pBuffer);