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)
{
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.
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：
