Linux kernel中的按页分配和释放内存方式

一、问题
如何在内核中正确分配和释放page？
内核中使用内存是再平常不过的事了，但应该如何正确使用呢，尤其是在自己编写驱动时，应该如何正确的分配和释放内存，是一大问题，不理清楚的话，可能导致严重后果，比如：内存泄露、越界、野指针等。
本文只关注按页(page)分配和释放内存的方式(只是简单的介绍和对比)，kmalloc、slab、vmalloc等暂不关注，后续抽空再续。

二、内存分配
内核使用内存通常使用slab（包括kmalloc），按page分配内存的地方其实不多，常见的场景如：skb中线性区和frags[]、slab自身。虽然内核中有其它方式(如slab、vmalloc)，但其最终还是通过page的方式来分配的。
内核按page分配内存，主要有如下两类接口：
1、alloc_pages(包括alloc_page、alloc_pages_nomask等) ，该接口返回page结构指针，对应于物理地址。
2、get_free_pages，该接口返回虚拟（线性）地址，即分配到内存后，会进行内存映射。

三、内存释放
内核中释放page，主要有如下方式：
1、free_pages，对应于alloc_pages，参数中需要带order。如果是用alloc_pages方式分配的高阶内存(大于1个page)，则必须用这种方式释放，并带上order参数。否则会出现内存泄露。因为：
    1）alloc_pages分配高阶内存时，只会设置分配到第一个的page的引用计数(为1)，后面的page不会设置引用计数。
    2）如果使用put_page方式释放内存，只会释放一个page，如果该page是以alloc_pages方式分配的高阶内存，那后面的page就泄露了，无法释放了。
2、put_page，减小指定page的引用计数，当引用计数减为0时，将其释放。
两种方式的区别：
1、free_pages可释放大于一个page(order不为0)的内存块，put_page只能释放单个page
2、如果释放的内存块为一个page，两者都是将该page放到hot_cold缓存中(便于提升下次访问效率)，