Linux平台上几个常见内核内存分配函数

转自：http://linux.chinaitlab.com/c/802382.html

　* kmalloc

　　Prototype:

　　#include <linux/slab.h>

　　void *kmalloc(size_t size, int flags);

　　Kmalloc分配一段未清0的连续物理内存页，并返回虚存地址。有点是快，并且可指定flag，如DMA内存，高地址区域内存等。缺点是不能分配大于128KB（处于跨平台考虑），几个重要的flag：

　　GFP_ATOMIC

　　Used to allocate memory from interrupt handlers and other code outside of a process context. Never sleeps.

　　GFP_KERNEL

　　Normal allocation of kernel memory. May sleep.

　　GFP_USER

　　Used to allocate memory for user-space pages; it may sleep.

　　GFP_HIGHUSER

　　Like GFP_USER, but allocates from high memory, if any. High memory is described in the next subsection.

　　* slab allocator（lookaside cache）

　　从Memcached的实现知道有这么一个内存管理策略，其显着特点是分配一组相同大小的内存块作为内存池，其实现对应于源代码中的<linux/slab.h>和mm/slab.c。

　　Prototype:

　　#include <linux/malloc.h>

　　kmem_cache_t *kmem_cache_create(char *name, size_t size, size_t offset,

　　unsigned long flags, constructor( ), destructor( ));

　　int kmem_cache_destroy(kmem_cache_t *cache);

　　/proc/slabinfo

　　A virtual file containing statistics on slab cache usage.

　　*__get_free_pages

　　Prototype:

　　_ _get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order);

　　返回2^order个未清0连续物理页面，flags与kmalloc中flags一致，允许的最大order值为10或者11（根据体系结构不同）

　　*alloc_pages

　　Prototype:

　　struct page *alloc_pages_node(int nid, unsigned int flags,

　　unsigned int order);

　　Kernel中页分配器实现，__get_free_pages即调用alloc_pages实现的

　　The real core of the Linux page allocator is a function called alloc_pages_node:

　　*vmalloc

　　分配地址连续虚存，而不保证物理地址连续，大部分情况下适合“软件”，而不是驱动程序。相对而言，kmalloc和__get_free_pages虚存map到物理内存只需要增减一个偏移，而使用vmalloc分配需要修改页表，故vmalloc的开销较大，分配少数几个页面的效率太低。

　　*per-cpu variables

　　Each cpu hold an independant copy in their respective processor's caches, so there is no lock required and improve better performance, implemented as a linux 2.6 feature. Defined in <linux/percpu.h>.

　　DEFINE_PER_CPU(type, name);

　　get_cpu_var(sockets_in_use)++;

　　put_cpu_var(sockets_in_use);

3.几种分配函数的比较

分配原理	最大内存	其他
__get_free_pages /alloc_pages	直接对页框进行操作	4MB	适用于分配较大量的连续物理内存
kmem_cache_alloc	基于slab机制实现	128KB	适合需要频繁申请释放相同大小内存块时使用
kmalloc	基于kmem_cache_alloc实现	128KB	最常见的分配方式，需要小于页框大小的内存时可以使用
vmalloc	建立非连续物理内存到虚拟地址的映射		物理不连续，适合需要大内存，但是对地址连续性没有要求的场合
dma_alloc_coherent	基于__alloc_pages实现	4MB	适用于DMA操 作
ioremap	实现已知物理地址到虚拟地址的映射		适用于物理地址已知的场合，如设备驱动
alloc_bootmem	在启动kernel时，预留一段内存，内核看不见		小于物理内存大小，内存管理要求较高