From: http://linux.chinaunix.net/techdoc/system/2008/06/16/1011365.shtml

對(duì)于提供了MMU（存儲(chǔ)管理器，輔助操作系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)存管理，提供虛實(shí)地址轉(zhuǎn)換等硬件支持）的處理器而言，Linux提供了復(fù)雜的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，使得進(jìn)程所能訪問的內(nèi)存達(dá)到4GB。
　　進(jìn)程的4GB內(nèi)存空間被人為的分為兩個(gè)部分--用戶空間與內(nèi)核空間。用戶空間地址分布從0到3GB(PAGE_OFFSET，在0x86中它等于0xC0000000)，3GB到4GB為內(nèi)核空間。
　　內(nèi)核空間中，從3G到vmalloc_start這段地址是物理內(nèi)存映射區(qū)域（該區(qū)域中包含了內(nèi)核鏡像、物理頁框表mem_map等等），比如我們使用的 VMware虛擬系統(tǒng)內(nèi)存是160M，那么3G～3G+160M這片內(nèi)存就應(yīng)該映射物理內(nèi)存。在物理內(nèi)存映射區(qū)之后，就是vmalloc區(qū)域。對(duì)于 160M的系統(tǒng)而言，vmalloc_start位置應(yīng)在3G+160M附近（在物理內(nèi)存映射區(qū)與vmalloc_start期間還存在一個(gè)8M的gap 來防止躍界），vmalloc_end的位置接近4G(最后位置系統(tǒng)會(huì)保留一片128k大小的區(qū)域用于專用頁面映射)
　　　　　kmalloc和get_free_page申請(qǐng)的內(nèi)存位于物理內(nèi)存映射區(qū)域，而且在物理上也是連續(xù)的，它們與真實(shí)的物理地址只有一個(gè)固定的偏移，因此存在較簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換關(guān)系，virt_to_phys()可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)核虛擬地址轉(zhuǎn)化為物理地址：
? ? #define __pa(x) ((unsigned long)(x)-PAGE_OFFSET)
? ? extern inline unsigned long virt_to_phys(volatile void * address)
? ? {
? ?? ???　return __pa(address);
? ? }
上面轉(zhuǎn)換過程是將虛擬地址減去3G（PAGE_OFFSET=0XC000000）。
與之對(duì)應(yīng)的函數(shù)為phys_to_virt()，將內(nèi)核物理地址轉(zhuǎn)化為虛擬地址：
? ? #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()都定義在include\asm-i386\io.h中。
而vmalloc申請(qǐng)的內(nèi)存則位于vmalloc_start～vmalloc_end之間，與物理地址沒有簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換關(guān)系，雖然在邏輯上它們也是連續(xù)的，但是在物理上它們不要求連續(xù)。
我們用下面的程序來演示kmalloc、get_free_page和vmalloc的區(qū)別：
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE("GPL");
unsigned char *pagemem;
unsigned char *kmallocmem;
unsigned char *vmallocmem;
int __init mem_module_init(void)
{
　//最好每次內(nèi)存申請(qǐng)都檢查申請(qǐng)是否成功
　//下面這段僅僅作為演示的代碼沒有檢查
　pagemem = (unsigned char*)get_free_page(0);
　printk("pagemem addr=%x", pagemem);
　kmallocmem = (unsigned char*)kmalloc(100, 0);
　printk("kmallocmem addr=%x", kmallocmem);
　vmallocmem = (unsigned char*)vmalloc(1000000);
　printk("vmallocmem addr=%x", vmallocmem);
　return 0;
}
void __exit mem_module_exit(void)
{
　free_page(pagemem);
　kfree(kmallocmem);
　vfree(vmallocmem);
}
module_init(mem_module_init);
module_exit(mem_module_exit);
　　我們的系統(tǒng)上有160MB的內(nèi)存空間，運(yùn)行一次上述程序，發(fā)現(xiàn)pagemem的地址在0xc7997000（約3G+121M）、kmallocmem地址在0xc9bc1380（約3G+155M）、vmallocmem的地址在0xcabeb000（約3G+171M）處，符合前文所述的內(nèi)存布局。


文件:
v_k_malloc.tar.bz2
大小:
6KB
下載:
下載



vmalloc和kmalloc區(qū)別
kmalloc對(duì)應(yīng)于kfree，可以分配連續(xù)的物理內(nèi)存；
vmalloc對(duì)應(yīng)于vfree，分配連續(xù)的虛擬內(nèi)存，但是物理上不一定連續(xù)。
vmalloc分配內(nèi)存的時(shí)候邏輯地址是連續(xù)的，但物理地址一般是不連續(xù)的，適用于那種一下需要分配大量內(nèi)存的情況，如insert模塊的時(shí)候。這種分配方式性能不入kmalloc。
kmalloc分配內(nèi)存是基于slab，因此slab的一些特性包括著色，對(duì)齊等都具備，性能較好。物理地址和邏輯地址都是連續(xù)的
最主要的區(qū)別是
分配大小的問題。
比如你需要28個(gè)字節(jié)，那一定用KMALLOC，如果用VMALLOC，分配不多次機(jī)器就罷工了。



n

PAGE_OFFSET為3GB，high_memory為保存物理地址最高值的變量，VMALLOC_START為非連續(xù)區(qū)的起始地址

在物理地址的末尾與第一個(gè)內(nèi)存區(qū)之間插入了一個(gè)8MB的區(qū)間，這是一個(gè)安全區(qū)，目的是為了“捕獲”對(duì)非連續(xù)區(qū)的非法訪問。出于同樣的理由，在其他非連續(xù)的內(nèi)存區(qū)之間也插入了4K大小的安全區(qū)。每個(gè)非連續(xù)內(nèi)存區(qū)的大小都是4096的倍數(shù)。

n? ?? ???vmalloc()與 kmalloc()都可用于分配內(nèi)存
ü? ?? ???kmalloc()分配的內(nèi)存處于3GB～high_memory之間，這段內(nèi)核空間與物理內(nèi)存的映射一一對(duì)應(yīng)
ü? ?? ???vmalloc()分配的內(nèi)存在VMALLOC_START～4GB之間，這段非連續(xù)內(nèi)存區(qū)映射到物理內(nèi)存也可能是非連續(xù)的
n? ?? ???vmalloc() 分配的物理地址無需連續(xù)，而kmalloc() 確保頁在物理上是連續(xù)的

n? ?? ???盡管僅僅在某些情況下才需要物理上連續(xù)的內(nèi)存塊，但是，很多內(nèi)核代碼都調(diào)用kmalloc()，而不是用vmalloc()獲得內(nèi)存。
n? ?? ???這主要是出于性能的考慮。vmalloc()函數(shù)為了把物理上不連續(xù)的頁面轉(zhuǎn)換為虛擬地址空間上連續(xù)的頁，必須專門建立頁表項(xiàng)。還有，通過vmalloc()獲得的頁必須一個(gè)一個(gè)的進(jìn)行映射（因?yàn)樗鼈兾锢砩喜皇沁B續(xù)的），這就會(huì)導(dǎo)致比直接內(nèi)存映射大得多的緩沖區(qū)刷新。
n? ?? ???因?yàn)檫@些原因，vmalloc()僅在絕對(duì)必要時(shí)才會(huì)使用——典型的就是為了獲得大塊內(nèi)存時(shí)，例如，當(dāng)模塊被動(dòng)態(tài)插入到內(nèi)核中時(shí)，就把模塊裝載到由vmalloc()分配的內(nèi)存上。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的kmalloc, vmalloc分配的内存结构的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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