kmalloc, vmalloc分配的内存结构-凯发app官方网站

    对于提供了mmu（存储管理器，辅助操作系统进行内存管理，提供虚实地址转换等硬件支持）的处理器而言，linux提供了复杂的存储管理系统，使得进程所能访问的内存达到4gb。

　　进程的4gb内存空间被人为的分为两个部分--用户空间与内核空间。用户空间地址分布从0到3gb(page_offset，在0x86中它等于0xc0000000)，3gb到4gb为内核空间。

　　内核空间中，从3g到vmalloc_start这段地址是物理内存映射区域（该区域中包含了内核镜像、物理页框表mem_map等等），比如我们使用的 vmware虚拟系统内存是160m，那么3g～3g 160m这片内存就应该映射物理内存。在物理内存映射区之后，就是vmalloc区域。对于 160m的系统而言，vmalloc_start位置应在3g 160m附近（在物理内存映射区与vmalloc_start期间还存在一个8m的gap 来防止跃界），vmalloc_end的位置接近4g(最后位置系统会保留一片128k大小的区域用于专用页面映射)

　　　　　kmalloc和get_free_page申请的内存位于物理内存映射区域，而且在物理上也是连续的，它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移，因此存在较简单的转换关系，virt_to_phys()可以实现内核虚拟地址转化为物理地址：
   #define __pa(x) ((unsigned long)(x)-page_offset)
   extern inline unsigned long virt_to_phys(volatile void * address)
   {
       　return __pa(address);
   }
上面转换过程是将虚拟地址减去3g（page_offset=0xc000000）。

与之对应的函数为phys_to_virt()，将内核物理地址转化为虚拟地址：
   #define __va(x) ((void *)((unsigned long)(x) page_offset))
   extern inline void * phys_to_virt(unsigned long address)
   {
       　return __va(address);
   }
virt_to_phys()和phys_to_virt()都定义在include\asm-i386\io.h中。

而vmalloc申请的内存则位于vmalloc_start～vmalloc_end之间，与物理地址没有简单的转换关系，虽然在逻辑上它们也是连续的，但是在物理上它们不要求连续。

我们用下面的程序来演示kmalloc、get_free_page和vmalloc的区别：
#include
#include
#include
module_license("gpl");
unsigned char *pagemem;
unsigned char *kmallocmem;
unsigned char *vmallocmem;

int __init mem_module_init(void)
{
　//最好每次内存申请都检查申请是否成功
　//下面这段仅仅作为演示的代码没有检查
　pagemem = (unsigned char*)get_free_page(0);
　printk("<1>pagemem addr=%x", pagemem);

　kmallocmem = (unsigned char*)kmalloc(100, 0);
　printk("<1>kmallocmem addr=%x", kmallocmem);

　vmallocmem = (unsigned char*)vmalloc(1000000);
　printk("<1>vmallocmem addr=%x", vmallocmem);

　return 0;
}

void __exit mem_module_exit(void)
{
　free_page(pagemem);
　kfree(kmallocmem);
　vfree(vmallocmem);
}

module_init(mem_module_init);
module_exit(mem_module_exit);

　　我们的系统上有160mb的内存空间，运行一次上述程序，发现pagemem的地址在0xc7997000（约3g 121m）、kmallocmem地址在0xc9bc1380（约3g 155m）、vmallocmem的地址在0xcabeb000（约3g 171m）处，符合前文所述的内存布局。

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