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linux 用户空间内存申请 kmallockzallocmalloc和get_free_malloc_start这段地址

2022年12月2日 213点热度

kmalloc kzalloc vmalloc malloc 和get_free_page()的区别一、简述

1、kmalloc 申请的是较小的连续的物理内存,虚拟地址上也是连续的。kmalloc和get_free_page最终调用实现是相同的,只不过在调用最终函数时所传的flag不同而已。除非被阻塞否则他执行的速度非常快,而且不对获得空间清零。

2、get_free_page ()申请的内存是一整页,一页的大小一般是128K。

3、kzalloc 先是用kmalloc()申请空间,然后用memset()清零来初始化,所有申请的元素都被初始化为0.

4、vmalloc 用于申请较大的内存空间,虚拟内存是连续linux定时关机命令,但是在物理上它们不要求连续。

5、malloc 用于用户空间申请内存。除非被阻塞否则他执行的速度非常快,而且不对获得空间清零。

二、先看看linux内存分布图:

图1:linux内存分布图

对于提供了MMU(存储管理器linux 输入法,辅助操作系统进行内存管理,提供虚实地址转换等硬件支持)的处理器而言,Linux提供了复杂的存储管理系统,使得进程所能访问的内存达到4GB。

进程的4GB内存空间被人为的分为两个部分–用户空间与内核空间。用户空间地址分布从0到3GB(PAGE_OFFSET,在0x86中它等于0xC0000000),3GB到4GB为内核空间。

内核空间中,从3G到vmalloc_start这段地址是物理内存映射区域(该区域中包含了内核镜像、物理页框表mem_map等等),比如我们使用 的 VMware虚拟系统内存是160M,那么3G~3G+160M这片内存就应该映射物理内存。在物理内存映射区之后,就是vmalloc区域。对于 160M的系统而言,vmalloc_start位置应在3G+160M附近(在物理内存映射区与vmalloc_start期间还存在一个8M的gap 来防止跃界),vmalloc_end的位置接近4G(最后位置系统会保留一片128k大小的区域用于专用页面映射)

1、kmalloc

kmalloc申请的是较小的连续的物理内存,内存物理地址上连续,虚拟地址上也是连续的,使用的是内存分配器slab的一小片。申请的内存位于物理内存的映射区域。其真正的物理地址只相差一个固定的偏移。可以用两个宏来简单转换__pa(address) { virt_to_phys()} 和__va(address) {phys_to_virt()}

get_free_page()申请的内存是一整页,一页的大小一般是128K。

从本质上讲,kmalloc和get_free_page最终调用实现是相同的,只不过在调用最终函数时所传的flag不同而已。

kmalloc和get_free_page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,因此存在较简单的转换关系,virt_to_phys()可以实现内核虚拟地址转化为物理地址:

define __pa(x) ((unsigned long)(x)-PAGE_OFFSET)

extern inline unsigned long virt_to_phys(volatile void * address)

{

return __pa(address);

}

上面转换过程是将虚拟地址减去3G(PAGE_OFFSET=0XC000000)。

与之对应的函数为phys_to_virt(),将内核物理地址转化为虚拟地址:

define __va(x) ((void *)((unsigned long)(x)+PAGE_OFFSET))

extern inline void * phys_to_virt(unsigned long address)

c语言申请内存空间_linux 用户空间 mtd_linux 用户空间内存申请

{

return __va(address);

}

virt_to_phys()和phys_to_virt()都定义在include/asm-i386/io.h中。

kmalloc的用法

kmalloc与malloc 相似,该函数返回速度快快(除非它阻塞)并对其分配的内存不进行 初始化(清零),分配的区仍然持有它原来的内容, 分配的区也是在物理内存中连 续

记住 kmalloc 原型是:include2、kzalloc

用kzalloc申请内存的时候, 效果等同于先是用 kmalloc() 申请空间 , 然后用 memset() 来初始化 ,所有申请的元素都被初始化为 0.

c语言申请内存空间_linux 用户空间内存申请_linux 用户空间 mtd

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

kzalloc 函数是带参数调用kmalloc函数,添加的参数是或了标志位__GFP_ZERO,

void *__kmalloc(size_t size, gfp_t flags){struct kmem_cache *s;void *ret;if (unlikely(size > SLUB_MAX_SIZE))return kmalloc_large(size, flags);s = get_slab(size, flags);if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(s)))return s;ret = slab_alloc(s, flags, -1, RET_IP);trace_kmalloc(RET_IP, ret, size, s->size, flags);return ret;}

这个函数调用trace_kmalloc,flags参数不变,继续往里面可以看到

static __always_inline void slab_alloc(struct kmem_cache s,gfp_t gfpflags, int node, unsigned long addr){void **object ;struct kmem_cache_cpu *c;unsigned long flags;unsigned int objsize;gfpflags &= gfp_allowed_mask;lockdep_trace_alloc(gfpflags);might_sleep_if(gfpflags & __GFP_WAIT);if (should_failslab(s->objsize, gfpflags))return NULL;local_irq_save(flags);c = get_cpu_slab(s, smp_processor_id());objsize = c->objsize;if (unlikely(!c->freelist || !node_match(c, node)))object = __slab_alloc(s, gfpflags, node, addr, c);else {object = c->freelist;c->freelist = object [c->offset];stat(c, ALLOC_FASTPATH);}local_irq_restore(flags);if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object ))memset(object , 0, objsize);kmemcheck_slab_alloc(s, gfpflags, object , c->objsize);kmemleak_alloc_recursive(object , objsize, 1, s->flags, gfpflags);return object ;}

这里主要判断两个标志,WAIT和ZERO,和本文有关的关键代码就是

if (unlikely((gfpflags & __GFP_ZERO) && object))

memset(object, 0, objsize);

3、vmalloc

vmalloc用于申请较大的内存空间,虚拟内存是连续。申请的内存的则位于vmalloc_start~vmalloc_end之间,与物理地址没有简单的转换关系,虽然在逻辑上它们也是连续的linux 用户空间内存申请,但是在物理上它们不要求连续。

以字节为单位进行分配linux 用户空间内存申请,在

4、kmalloc、get_free_page和vmalloc的区别:

我们用下面的程序来演示kmalloc、get_free_page和vmalloc的区别:

include5、malloc

malloc内存分配和Kmalloc相似,除非被阻塞否则他执行的速度非常快,而且不对获得空间清零。

malloc分配的是用户的内存。

使用 void *malloc(size_t size)

本文参考资料:

本作品采用 知识共享署名 4.0 国际许可协议 进行许可
标签: linux系统 初始化 物理内存
最后更新:2022年12月2日

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