Kernel 内存分配函数

  由于Linux驱动程序在内核中运行，因此在设备驱动程序需要申请/释放内存时，不能使用用户级的malloc/free函数，而需由内核级的函数kmalloc/kfree () 来实现，kmalloc()函数的原型为：

void kmalloc (size_t size ,int priority);
　　参数size为申请分配内存的字节数，kmalloc最多只能开辟128k的内存；参数priority说明若kmalloc()不能马上分配内存时用户进程要采用的动作：GFP_KERNEL 表示等待，即等kmalloc()函数将一些内存安排到交换区来满足你的内存需要，GFP_ATOMIC 表示不等待，如不能立即分配到内存则返回0 值；函数的返回值指向已分配内存的起始地址，出错时，返回0。

　　kmalloc ()分配的内存需用kfree()函数来释放，kfree ()被定义为：

# define kfree (n) kfree_s( (n) ,0)
　　其中kfree_s () 函数原型为：

void kfree_s (void * ptr ,int size);
　　参数ptr为kmalloc()返回的已分配内存的指针，size是要释放内存的字节数，若为0 时，由内核自动确定内存的大小。

 

 

 

如果一个模块需要分配大块的内存, 它常常最好是使用一个面向页的技术. 请求整个页也有其他的优点.

为分配页, 下列函数可用:

get_zeroed_page(unsigned int flags);

返回一个指向新页的指针并且用零填充了该页.

__get_free_page(unsigned int flags);

类似于 get_zeroed_page, 但是没有清零该页.

__get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order);

分配并返回一个指向一个内存区第一个字节的指针, 内存区可能是几个(物理上连续)页长但是没有清零.

flags 参数同 kmalloc 的用法相同; 常常使用 GFP_KERNEL 或者 GFP_ATOMIC, 可能带有 __GFP_DMA 标志( 给可能用在 ISA DMA 操作的内存 ) 或者 __GFP_HIGHMEM 当可能使用高端内存时. ^[]order 是你在请求的或释放的页数的以 2 为底的对数(即, log2N). 例如, 如果你要一个页 order 为 0, 如果你请求 8 页就是 3. 如果 order 太大(没有那个大小的连续区可用), 页分配失败. get_order 函数, 它使用一个整数参数, 可以用来从一个 size 中提取 order(它必须是 2 的幂)给主机平台. order 允许的最大值是 10 或者 11 (对应于 1024 或者 2048 页), 依赖于体系. 但是, 一个 order-10 的分配在除了一个刚刚启动的有很多内存的系统中成功的机会是小的.

如果你好奇, /proc/buddyinfo 告诉你系统中每个内存区中的每个 order 有多少块可用.

当一个程序用完这些页, 它可以使用下列函数之一来释放它们. 第一个函数是一个落回第二个函数的宏:

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

如果你试图释放和你分配的页数不同的页数, 内存图变乱, 系统在后面时间中有麻烦.

值得强调一下, __get_free_pages 和其他的函数可以在任何时候调用, 遵循我们看到的 kmalloc 的相同规则. 这些函数不能在某些情况下分配内存, 特别当使用 GFP_ATOMIC 时. 因此, 调用这些分配函数的程序必须准备处理分配失败.

尽管 kmalloc( GFP_KERNEL )有时失败当没有可用内存时, 内核尽力满足分配请求. 因此, 容易通过分配太多的内存降低系统的响应. 例如, 你可以通过塞入一个 scull 设备大量数据使计算机关机; 系统开始爬行当它试图换出尽可能多的内存来满足 kmalloc 的请求. 因为每个资源在被增长的设备所吞食, 计算机很快就被说无法用; 在这点上, 你甚至不能启动一个新进程来试图处理这个问题. 我们在 scull 不解释这个问题, 因为它只是一个例子模块并且不是一个真正的放入多用户系统的工具. 作为一个程序员, 你必须小心, 因为一个模块是特权代码并且可能在系统中开启新的安全漏洞(最可能是一个服务拒绝漏洞好像刚刚描述过的.)

摘自LDD3