linux 函数学习--kzalloc()

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本文详细介绍了Linux内核中的kmalloc与kzalloc函数的使用方法及区别。kmalloc用于分配内存，其参数包括要分配的内存大小和分配标志；kzalloc则在分配内存的基础上将内存初始化为0。文章还深入探讨了不同分配标志的作用及其应用场景。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

使用

  include <linux/slab.h>
  void *kmalloc(size_t size, int flags);
  static inline void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags)  
  {  
    return kmalloc(size, flags | __GFP_ZERO);  
  }

说明

给 kmalloc 的第一个参数是要分配的块的大小. 第 2 个参数, 分配标志
用kzalloc申请内存的时候，效果等同于先是用 kmalloc() 申请空间 , 然后用 memset() 来初始化 ,所有申请的元素都被初始化为 0.
第二个参数说明
给 kmalloc 的第一个参数是要分配的块的大小. 第 2 个参数, 分配标志, 非常有趣, 因为它以几个方式控制 kmalloc 的行为.
一般使用的标志:
GFP_KERNEL,:意思是这个分配((内部最终通过调用 _get_free_pages 来进行, 它是 GFP 前缀的来源) 代表运行在内核空间的进程而进行的. 换句话说, 这意味着调用函数是代表一个进程在执行一个系统调用. 使用 GFP_KENRL 意味着 kmalloc 能够使当前进程在少内存的情况下睡眠来等待一页. 一个使用 GFP_KERNEL 来分配内存的函数必须, 因此, 是可重入的并且不能在原子上下文中运行. 当当前进程睡眠, 内核采取正确的动作来定位一些空闲内存, 或者通过刷新缓存到磁盘或者交换出去一个用户进程的内存.
GFP_KERNEL 不一直是使用的正确分配标志; 有时 kmalloc 从一个进程的上下文的外部调用. 例如, 这类的调用可能发生在中断处理, tasklet, 和内核定时器中. 在这个情况下, 当前进程不应当被置为睡眠, 并且驱动应当使用一个 GFP_ATOMIC 标志来代替. 内核正常地试图保持一些空闲页以便来满足原子的分配. 当使用 GFP_ATOMIC 时, kmalloc 能够使用甚至最后一个空闲页. 如果这最后一个空闲页不存在, 但是, 分配失败.其他用来代替或者增添 GFP_KERNEL 和 GFP_ATOMIC 的标志, 尽管它们 2 个涵盖大部分设备驱动的需要.

所有的标志定义在 linux/gfp.h, 并且每个标志用一个双下划线做前缀, 例如 __GFP_DMA. 另外, 有符号代表常常使用的标志组合; 这些缺乏前缀并且有时被称为分配优先级. 后者包括:

GFP_ATOMIC
用来从中断处理和进程上下文之外的其他代码中分配内存. 从不睡眠.

GFP_KERNEL
内核内存的正常分配. 可能睡眠.

GFP_USER
用来为用户空间页来分配内存; 它可能睡眠.

GFP_HIGHUSER
如同 GFP_USER, 但是从高端内存分配, 如果有. 高端内存在下一个子节描述

GFP_NOIO
GFP_NOFS
这个标志功能如同 GFP_KERNEL, 但是它们增加限制到内核能做的来满足请求. 一个 GFP_NOFS 分配不允许进行任何文件系统调用, 而 GFP_NOIO 根本不允许任何 I/O 初始化. 它们主要地用在文件系统和虚拟内存代码, 那里允许一个分配睡眠, 但是递归的文件系统调用会是一个坏注意.

上面列出的这些分配标志可以是下列标志的相或来作为参数, 这些标志改变这些分配如何进行:

__GFP_DMA
这个标志要求分配在能够 DMA 的内存区. 确切的含义是平台依赖的并且在下面章节来解释.

__GFP_HIGHMEM
这个标志指示分配的内存可以位于高端内存.

__GFP_COLD
正常地, 内存分配器尽力返回”缓冲热”的页 – 可能在处理器缓冲中找到的页. 相反, 这个标志请求一个”冷”页, 它在一段时间没被使用. 它对分配页作 DMA 读是有用的, 此时在处理器缓冲中出现是无用的.

__GFP_NOWARN
这个很少用到的标志阻止内核来发出警告(使用 printk ), 当一个分配无法满足.

__GFP_HIGH
这个标志标识了一个高优先级请求, 它被允许来消耗甚至被内核保留给紧急状况的最后的内存页.

__GFP_REPEAT
__GFP_NOFAIL
__GFP_NORETRY
这些标志修改分配器如何动作, 当它有困难满足一个分配.
__GFP_REPEAT 意思是” 更尽力些尝试” 通过重复尝试 – 但是分配可能仍然失败.
__GFP_NOFAIL 标志告诉分配器不要失败; 它尽最大努力来满足要求. 使用 __GFP_NOFAIL 是强烈不推荐的; 可能从不会有有效的理由在一个设备驱动中使用它.
__GFP_NORETRY 告知分配器立即放弃如果得不到请求的内存.