这篇文章主要介绍“linux内存管理相关的函数有哪些”的相关知识，小编通过实际案例向大家展示操作过程，操作方法简单快捷，实用性强，希望这篇“linux内存管理相关的函数有哪些”文章能帮助大家解决问题。
linux内存管理相关的函数：1、kmalloc()，用于内核态的内存分配；2、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；3、alloc_page()和alloc_pages()函数，可以在内核空间分配；4、__get_free_pages()系列函数，返回一个或多个页面的虚拟地址；5、kmem_cache_alloc()等。
1、kmalloc()
kmalloc()函数类似与我们常见的malloc()函数，前者用于内核态的内存分配，后者用于用户态。
kmalloc()函数在物理内存中分配一块连续的存储空间，且和malloc()函数一样，不会清除里面的原始数据，如果内存充足，它的分配速度很快。其原型如下：
static inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags); /*返回的是虚拟地址*/
-
size:待分配的内存大小。由于Linux内存管理机制的原因，内存只能按照页面大小（一般32位机为4KB，64位机为8KB）进行分配，这样就导致了当我们仅需要几个字节内存时，系统仍会返回一个页面的内存，显然这是极度浪费的。所以，不同于malloc的是，kmalloc的处理方式是：内核先为其分配一系列不同大小（32B、64B、128B、… 、128KB）的内存池，当需要分配内存时，系统会分配大于等于所需内存的最小一个内存池给它。即kmalloc分配的内存，最小为32字节，最大为128KB。如果超过128KB，需要采样其它内存分配函数，例如vmalloc()。
-
flag：该参数用于控制函数的行为，最常用的是GFP_KERNEL，表示当当前没有足够内存分配时，进程进入睡眠，待系统将缓冲区中的内容SWAP到硬盘中后，获得足够内存后再唤醒进程，为其分配。更多标志见下图：
-
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用GFP_KERNE 申请内存。所以，在中断处理函数、tasklet 和内核定时器等非进程上下文中不能阻塞，此时驱动应当使用 GFP_ATOMIC 标志来申请内存。当使用 GFP_ATOMIC 标志申请内存时，若不存在空闲页，则不等待，直接返回。
-
除了上述表格所列标志外，还包括如下：
-
_ _GFP_DMA（要求分配在能够 DMA 的内存区）
-
_ _GFP_HIGHMEM（指示分配的内存可以位于高端内存）
-
_ _GFP_COLD（请求一个较长时间不访问的页）
-
_ _GFP_NOWARN（当一个分配无法满足时，阻止内核发出警告）
-
_ _GFP_HIGH（高优先级请求，允许获得被内核保留给紧急状况使用的最后的内存页）
-
_ _GFP_REPEAT（分配失败则尽力重复尝试）
-
_ _GFP_NOFAIL（标志只许申请成功，不推荐）
-
_ _GFP_NORETRY（若申请不到，则立即放弃）
-
使用 kmalloc()申请的内存应使用
kfree()释放，这个函数的用法和用户空间的 free()类似。
2、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，当内存没有足够大的连续物理空间可以分配时，可以用该函数来分配虚拟地址连续但物理地址不连续的内存。由于需要建立新的页表，所以它的开销要远远大于kmalloc及后面将要讲到的__get_free_pages()函数。且vmalloc()不能用在原子上下文中，因为它的内部实现使用了标志为 GFP_KERNEL 的kmalloc()。其函数原型如下：
void *vmalloc(unsigned long size); void vfree(const void *addr);
-
使用 vmalloc 函数的一个例子函数是
create_module()系统调用，它利用 vmalloc()函数来获取被创建模块需要的内存空间。 -
内存分配是一项要求严格的任务，无论什么时候，都应该对返回值进行检测。
-
在驱动编程中可以使用
copy_from_user()对内存进行使用。下面举一个使用vmalloc函数的示例：
static int xxx(...)
{
...
cpuid_entries = vmalloc(sizeof(struct kvm_cpuid_entry) * cpuid->nent);
if(!cpuid_entries)
goto out;
if(copy_from_user(cpuid_entries, entries, cpuid->nent * sizeof(struct kvm_cpuid_entry)))
goto out_free;
for(i=0; inent; i++){
vcpuid->arch.cpuid_entries[i].eax = cpuid_entries[i].eax;
...
vcpuid->arch.cpuid_entries[i].index = 0;
}
...
out_free:
vfree(cpuid_entries);
out:
return r;
}
3、页分配函数
在linux中，内存分配是以页为单位的，32位机中一页为4KB，64位机中，一页为8KB，但具体还有根据平台而定。
根据返回值类型的不同，页分配函数分为两类，一是返回物理页地址，二是返回虚拟地址。虚拟地址和物理地址起始相差一个固定的偏移量。
#define __pa(x) ((x) - PAGE_OFFSET)
static inline unsigned long virt_to_phys(volatile void *address)
{
return __pa((void *)address);
}
#define __va(x) ((x) + PAGE_OFFSET)
static inline void* phys_to_virt(unsigned long address)
{
return __va(address);
}
根据返回页面数目分类，分为仅返回单页面的函数和返回多页面的函数。
3.1 alloc_page()和alloc_pages()函数
该函数定义在头文件/include/linux/gfp.h中，它既可以在内核空间分配，也可以在用户空间分配，它返回分配的第一个页的描述符而非首地址，其原型为：
#define alloc_page(gfp_mask) alloc_pages(gfp_mask, 0)
#define alloc_pages(gfp_mask, order) alloc_pages_node(numa_node_id(), gfp_mask, order) //分配连续2^order个页面
static inline struct page *alloc_pages_node(int nid, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
{
if(unlikely(order >= MAX_ORDER))
return NULL;
if(nid
