linux内核空间内存动态申请

参考：《linux设备驱动开发详解》华清远见，--人民邮电出版社

用户空间内存动态申请

在用户空间动态申请内存的函数为 malloc()，这个函数在各种操作系统上的使用是一致的，malloc()申请的内存的释放函数为 free()。malloc()的内存一定要被 free()，否则会造成内存泄漏。理想情况下，malloc()和 free()应成对出现，即谁申请，就由谁释放。

void *malloc(unsigned int num_bytes);  /* 函数原型 */
void free(void *ptr);

char *func(void)
{char *p;p = malloc(...);if(p == NULL){...}free(p);
}

内核空间动态申请内存

问题：

有哪些函数可以动态申请内存？
这些动态申请内存函数之间有什么区别？

在 Linux 内核空间申请内存涉及的函数主要包括 kmalloc()、_ _get_free_pages()和vmalloc()等。kmalloc()和_ _get_free_pages()（及其类似函数）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。而 vmalloc()在虚拟内存空间给出一块连续的内存区，实质上，这片连续的虚拟内存在物理内存中不一定连续，而 vmalloc()申请的虚拟内存和物理内存之间也没有简单的换算关系。

1.kmalloc()

void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);

参数：

分配的块的大小
分配标志，用于控制kmalloc的行为，一般为GFP_KERNEL，代表优先权。

kmalloc()的底层依赖_ _get_free_pages()实现，分配标志的前缀 GFP 正好是这个底层函数的缩写。使用 GFP_ KERNEL 标志申请内存时，若暂时不能满足，则进程会睡眠等待页，即会引起阻塞，因此不能在中断上下文或持有自旋锁的时候使GFP_KERNE 申请内存。

gfp_mask标志：1.行为修饰符 2.区修饰符 3.类型一一《linux内核设计与实现——第三版——中文版》P192

进行上下文，可以睡眠	GFP_KERNEL
进行上下文，不可以睡眠	GFP_ATOMIC
中断处理程序	GFP_ATOMIC
软中断	GFP_ATOMIC
tasklet	GFP_ATOMIC
需要用于DMA的内存，可以睡眠	(GFP_DMA\|GFP_KERNEL)
需要用于DMA的内存，不可以睡眠	(GFP_DMA\|GFP_ATOMIC)

2.__get_free_pages ()

_ _get_free_pages()系列函数/宏是 kmalloc()实现的基础，_ _get_free_pages()系列函数/宏包括 get_zeroed_page()、__get_free_page()和_ _get_free_pages()。

get_zeroed_page(unsigned int flags); //该函数返回一个指向新页的指针并且将该页清零。
__get_free_page(unsigned int flags); //该宏返回一个指向新页的指针但是该页不清零，它实际上为：
#define __get_free_page(gfp_mask) \
__get_free_pages((gfp_mask),0)  //就是调用了下面的
__get_free_pages()   //申请 1 页。
__get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order);
/*该函数可分配多个页并返回分配内存的首地址，分配的页数为 2order，分配的页也不清零。order 允许的最大值是 10（即 1024 页）或者 11（即2048 页），依赖于具体的硬件平台。*/

使用_ _get_free_pages()系列函数/宏申请的内存应使用下列函数释放：

void free_page(unsigned long addr);
void free_pages(unsigned long addr, unsigned long order);

3.vmalloc()

vmalloc()一般用在为只存在于软件中（没有对应的硬件意义）的较大的顺序缓冲区分配内存，vmalloc()远大于__get_free_pages()的开销，为了完成 vmalloc()，新的页表需要被建立。因此，只是调用 vmalloc()来分配少量的内存（如 1 页）是不妥的。
vmalloc()申请的内存应使用 vfree()释放，vmalloc()和 vfree()的函数原型如下：

void *vmalloc(unsigned long size);
void vfree(void * addr);