Linux设备驱动程序——分配内存

            Linux设备驱动程序
                            ——分配内存        
仅为个人笔记，难免有错误~
一、Kmalloc函数的内幕
1.1 flags参数      
    kmalloc函数不对所获取的内存空间清零，分配给它的区域仍然保存原有的数据，这意味着要显式第清空内存，它分配的区域在屋里内存中也是连续的。其函数原型为：
    #include >
    void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);
    size    -- 要分配的块的大小
    flags   -- 分配标志，这些标志在中定义，常用的两个标志是GFP_KERNEL和GFP_ATOMIC
        GFP_KERNEL：Normal allocation of kernel memory. May sleep.
        GFP_ATOMIC：Used to allocate memory from interrupt handlers and other code outside of a process context. Never sleeps.
1.2 内存区段
    Linux内核把内存分为三个区段：可用于DMA的内存、常规内存以及高端内存。
    可用于DMA的内存指存在于特定地址范围的内存，外设可以利用这些内存执行DMA访问。
    高端内存是32位平台为了访问大量的内存而存在的一种机制。
1.3 size参数
    内核负责管理系统屋里内存，物理内存只能按页面进行分配。内核只能分配一些预定义的、固定大小的字节数组。kmalloc能处理的最小的内存块是32或者64。kmalloc能够分配的内存块大小，存在一个上限，不应该分配大于128KB的内存(保障代码具有可移植性)。

二、后备高速缓存
    设备驱动程序常常会反复地分配很多同一大小的内存块，内核实现了这种形式的内存池，称为高速缓存(lookaside cache)。   
    创建一个新的高速缓存对象：
    kmem_cache_t *kmem_cache_create(const char *name, size_t size,
                                    size_t offset,
                                    unsigned long flags,
                                    void (*constructor)(void *, kmem_cache_t *,
                                    unsigned long flags),
                                    void (*destructor)(void *, kmem_cache_t *,
                                    unsigned long flags));
    创建高速缓存对象之后，可以调用:
    void *kmem_cache_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags);
    释放内存对象时使用：
    void kmem_cache_free(kmem_cache_t *cache, const void *obj);
    释放高速缓存对象，该操作只有在已经从缓存中分配的所有对象都归还后才能成功。
    int kmem_cache_destroy(kmem_cache_t *cache);

三、内存池
四、get_free_page和相关函数    
    如果模块需要分配大块的内存，使用面向页的分配技术会更好。
    get_zeroed_page(unsigned int flags);
        Returns a pointer to a new page and fills the page with zeros.
    __get_free_page(unsigned int flags);
        Similar to get_zeroed_page, but doesn’t clear the page.
    __get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order);
        Allocates and returns a pointer to the first byte of a memory area that is potentially
several (physically contiguous) pages long but doesn’t zero the area.
    当程序不再使用页面是，需要释放它们。
    void free_page(unsigned long addr);    
    void free_pages(unsigned long addr, unsigned long order);
一个例子，来自国嵌

#include <linux/module.h>        //包含可装载模块需要的大量符合和函数的定义
#include <linux/init.h>          //指定初始化和清除函数

char *buf1 = NULL;
char *buf2 = NULL;

int alloc_init()
{
    buf1 = kmalloc(100,GFP_KERNEL);
    memset(buf1,0,100);
    strcpy(buf1,"<<< --- Kmalloc Mem OK! --- >>>");
    printk("<0>BUF 1 : %s\n",buf1);

    buf2 = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
    strcpy(buf2,"<<<--- Get Free Page OK! --- >>>");
    //printk("<0>BUF 2 : %s\n",buf2);
    printk(KERN_EMERG "BUF 2: %s\n",buf2);
    return 0;
}

void alloc_exit()
{
    kfree(buf1);
    free_page(buf2);
    printk("<0><<< --- Module Exit! --->>>\n");
}

module_init(alloc_init);
module_exit(alloc_exit);

MODULE_LICENSE("GPL")

实验现象：