开发过linux应用程序的人都知道,在linux应用程序中,动态申请内存时用的函数是malloc(),malloc函数的原型是:
malloc
void *malloc(unsigned int num_bytes)
如果分配成功则返回指向被分配内存的指针(此存储区中的初始值不确定),否则返回空指针NULL。void* 表示未确定类型的指针,void *可以指向任何类型的数据,更明确的说是指申请内存空间时还不知道用户是用这段空间来存储什么类型的数据(比如是char还是int或者...)
功能:分配长度为num_bytes字节的内存块
对应的释放函数是free()。
注意:动态申请的内存使用完后必须要释放,否则会造成内存泄漏,如果内存泄漏发生在内核空间,则会造成系统崩溃。
站在操作系统角度,linux应用程序申请的动态内存是属于在用户空间中申请内存,那么,在内核空间中如何申请内存呢?一般我们会用到 kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 等,下面我们介绍一下这些函数的使用以及它们之间的区别。
kmalloc
函数原型:
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。 在Linux内核中, kmalloc能够分配的最大连续内存为2的(MAX_ORDER-1)次方个page(参见alloc_pages函数, "if (unlikely(order >= MAX_ORDER)) return NULL;"), page的大小一般是4K bytes, MAX_ORDER缺省定义为11, 所以如果不修改内核, kmalloc能够分配的最大连续内存一般是4M bytes。
较常用的 flags(分配内存的方法):
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
对应的内存释放函数为:
void kfree(const void *objp);
kzalloc
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。z-->zero,就是清零的意思。
/** * kzalloc - allocate memory. The memory is set to zero. * @size: how many bytes of memory are required. * @flags: the type of memory to allocate (see kmalloc). */static inline void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags){ return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);}
kzalloc() 对应的内存释放函数也是 kfree()。
vmalloc
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。
对应的内存释放函数为:
void vfree(const void *addr);
注意:vmalloc() 和 vfree() 可以睡眠,因此不能从中断上下文调用。
总结
kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 的共同特点是:
kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 的区别是:
使用场合:
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。对于需要对分配的内存清零操作的,可以直接利用kzalloc来申请。