kernel的内存分配接口

最新推荐文章于 2025-07-31 23:19:41 发布
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#kernel

本文探讨了三个内核空间内存分配函数：kstrdup用于字符串复制，kmemdup用于内容复制，memdup_user处理用户空间数据拷贝。重点讲解了它们的工作原理和应用场景。

下面这三个分配的都是kernel内存，不是用户空间的内存
char *kstrdup(const char *s, gfp_t gfp);
功能： 分配一块内存空间（kmalloc + GFP_KERNEL），然后将s指向的字符串拷贝到这块内存，返回该内存的首地址

void *kmemdup(const void *src, size_t len, gfp_t gfp);
功能：分配一块长度为len的内存（kmalloc+GFP_KERNEL），然后将src到(src + len)内存的内容copy到新分配的内存，返回该内存的首地址

void *memdup_user(const void __user *src, size_t len);
功能： 分配一块长度为len的内存（kmalloc + GFP_KERNEL），然后将用户空间的地址src到(src+len)范围的内存使用copy_from_user的方式拷贝到新分配的内存中，返回新分配的内存的首地址

~kiss~
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驱动开发系列08 - 驱动程序如何分配内存
GPU全栈博主
07-22 2237
Linux 内核提供了丰富的内存分配函数、在本文中，我们将介绍在设备驱动程序中分配和使用内存的方法，以及如何优化系统的内存资源。由于内核为驱动程序提供了统一的内存管理接口。所以我们不会去讨论不同架构是如何管理内存的，文本不涉及分段、分页等问题，此外在本文中，我们也不会描述Linux内存管理的内部细节，这在驱动开发系列06 - 内存映射和DMA已经介绍过了，感兴趣的读者可以前往了解。kmalloc 是一个功能强大的内存分配函数，由于它与 malloc 相似，因此很容易学习。
内存相关接口
tanxiezang5399的博客
01-15 338
下面我们聊聊接口，接口就像一个沟通的交互点。接口在内核层/驱动层与应用层扮演的角色，就像寄存器在硬件与软件扮演的角色类似。大的来讲，就像通信中的协议规范。工作中，内核/驱动的工程师与应用开发工程师对接时，也是通过接口进行沟通的。 内存这块的接口在开发过程中，还是很重要的；就像应用层开发，对于字符串族处理的相关函数接口一样，重要且常用。 这里简单总结如下接口及应用场景： 内核层：kmalloc与kfree、vmalloc与vfree、kzalloc、kcalloc、alloc_pages...
PooledByteBuf分配及回收之七分配微小型PooledByteBuf（未命中缓存场景）
AnY11的专栏
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微小型Capacity 小于512 Capacity & -512 == 0 代表微小型 小型Capacity 大于512 并且小于 8192（pageSize） ~(8192 - 1) == -8192 Capacity & -8192 == 0 代表小型 PooledByteBufAllocator的newDirectBuffer方法 @Override protected ByteBuf newDirectBuffer(int init...
内核内存分配接口
sy4331的博客
09-11 527
以页为单位分配/释放内存 内核中对内存的管理以页为单位。32位linux系统页大小为4K，64位linux系统页大小为8K。常见页内存分配接口如下: 页分配内存接口 接口名称 作用 alloc_page(gfp_mask) 只分配一页，返回指向页结构指针 alloc_pages(gfp_mask, order) 分配页，返回指向第一个页结构指针 __get_free_page(gfp_mask) 只分配一页，返回指向其逻辑地址的指针 __get_free_..
linux中的内存分配接口简析(五)
flagstaff's blogs
04-14 1111
1.概览   那内存分配对于驱动工程师来说就是指的DRAM，不包括iROM/SRAM/CPU cache等SOC内部的内存。下面提到的内存管理，其所管理的主体就是DRAM。在linux中对内存的描述单位是页page，它对应的数据结构为struct page，定义如下 //include\linux\mm_types.h struct page { struct { /* Page cache and anonymous pages */ /* See page-flags.h fo
Linux内核内存分配接口函数分析
zj82448191的博客
09-14 1000
前言：这里来分析一下Linux内核内存分配的原理 1、物理内存的管理 先来简单了解几个概念 1.1 内存节点 node 在计算机世界中，有两种物理内存的管理方式被广泛使用，他们分别是： UMA（一直内存访问）模型 NUMA(非一致内存访问)模型 两种模型的区别如下： 在linux源码中以struct pglist_data数据结构来表示单个的内存节点，对于NUMA模型，多个内存节点通过链表链接起来，对于UMA模型，因为只有一个这种node，所以不存在链表。 1.2 内存区域ZONE 内存区域属于单个内存节
netty4.0源码分析之PooledByteBufAllocator
lzf的博客
06-02 808
概述 netty 内存管理的高性能主要依赖于两个关键点： 内存的池化管理 使用堆外直接内存（Direct Memory） 从netty 4开始，netty加入了内存池管理，采用内存池管理比普通的new ByteBuf性能提高了数十倍。 首先介绍PoolChunk, 该类主要负责内存块的分配与回收，首先来看看两个重要的术语： page: 可以分配的最小的...
深度理解 linux 系统内存分配
最新发布
我要出家当道士
07-31 1248
本文详细介绍了 linux 操作系统下的内存分配原理，包括用户态和内核态。
kernel内存分配中的vmalloc
viewsky11的专栏
12-23 4358
在内核初始化完成之后, 内存管理的责任就由伙伴系统来承担. 伙伴系统基于一种相对简单然而令人吃惊的强大算法.Linux内核使用二进制伙伴算法来管理和分配物理内存页面, 该算法由Knowlton设计, 后来Knuth又进行了更深刻的描述.伙伴系统是一个结合了2的方幂个分配器和空闲缓冲区合并计技术的内存分配方案, 其基本思想很简单. 内存被分成含有很多页面的大块, 每一块都是2个页面大小的方幂. 如果找
linux kernel物理内存概述（六）
03-05 654
伙伴必须是大小相同并且在物理上连续的两个或者多个页。
Netty 内存模型分析（二）PooledByteBuf 分析
anLA_的专栏
12-06 1084
前面一篇主要研究了` UnpooledByteBuf` 主要工作原理，本文主要探讨 `PooledByteBuf` 相关。 本文主要从以下几个方面梳理了PooledByteBuf： 1. `PooledByteBuf ` 构成 2. `PoolChunk` 组织形式 3. `PoolChunk` 申请大内存和小内存，以及 `PoolSubpage` 组装构成 4. 池化内存`PooledByteBuf` 分配过程及，分配完后使用原理使用研究。
bytebuf池_图文分析ByteBuf是什么
weixin_39611413的博客
12-20 280
ByteBuf是什么ByteBuf是Netty中非常重要的一个组件，他就像物流公司的运输工具：卡车，火车，甚至是飞机。而物流公司靠什么盈利，就是靠运输货物，可想而知ByteBuf在Netty中是多么的重要。没有了ByteBuf，Netty就失去了灵魂，其他所有的都将变得毫无意义。ByteBuf是由Byte和Buffer两个词组合成的一个词，但是因为JDK中已经有了一个ByteBuffer，并且使用...
PooledByteBuf 源码分析（三十五）
nandao158的博客
03-20 467
PooledByteBuf 是池化的 ByteBuf，提高了内存分配与释放的速度，它本身是一个抽象泛 型类，有三个子类：PooledDirectByteBuf、PooledHeapByteBuf、PooledUnsafeDirectByteBuf。 三个子类在操作上和其他的 ByteBuf 没有太大的区别，关键在于内存池化技术上。 Jemalloc 算法 Netty 的 PooledByteBuf 采用与 jemalloc 一致的内存分配算法。基本思路可用这样的情景 类比，想像一下...
PooledByteBuf分配及回收之九分配普通型PooledByteBuf（未命中缓存场景）
AnY11的专栏
01-24 287
先看分配微小型PooledByteBuf（未命中缓存场景） PoolArena的allocate(PoolThreadCache cache, PooledByteBuf<T> buf, final int reqCapacity)方法 private void allocate(PoolThreadCache cache, PooledByteBuf<T> buf, final int reqCapacity) { final int normCa.
PooledByteBuf分配及回收之十三Recycler.Stack＜T＞ 压入对象
AnY11的专栏
01-29 322
压入对象 void push(DefaultHandle<?> item) { Thread currentThread = Thread.currentThread(); if (threadRef.get() == currentThread) { // The current Thread is the thread that belongs to the Stack, we can tr
Netty源码解析之内存管理-PooledByteBufAllocator-PoolArena
黄裳博客
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Netty源码分析之内存管理
netty源码分析系列——PooledByteBuf&PooledByteBufAllocator
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05-26 262
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> ...
PooledByteBuf源码分析
heihei
05-26 1100
1.成员变量先来看一下PooledByteBuf的类声明abstract class PooledByteBuf<T> extends AbstractReferenceCountedByteBuf 为什么要加模版呢？ 他的一个成员protected T memory;由于不知道的T是什么数据类型，所以定义了模板类可以从他的字类中看出来final class PooledDirectByteBuf
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m0_37343985的博客
09-30 1054
在这个类中我们主要从下面这个方法开始看： protected ByteBuf newDirectBuffer(int initialCapacity, int maxCapacity) { //从当前线程中拿到一个cache对象 PoolThreadCache cache = threadCache.get(); //从cache中获得内存管理的顶层“竞技场” ...
kernel中常见的内存分配接口
03-12
<think>好的，用户想了解Linux内核中常用的内存分配函数。我需要先回忆一下这方面的知识，然后整理出主要的接口和它们的特点。 首先，想到的是kmalloc，这是最常用的动态内存分配函数，用于分配连续物理内存。然后是vmalloc，它分配虚拟地址连续但物理地址不一定连续的内存。这两个的区别很重要，应该要分清楚应用场景。 还有kzalloc，它类似于kmalloc，但会自动清零内存，这对安全敏感的操作很有用。接下来是页分配器，比如alloc_pages，用于分配大块内存，通常以页为单位。 slab分配器也是关键，比如kmem_cache_create，用于高效管理频繁分配和释放的小对象。此外，用户可能还关心GFP标志，比如GFP_KERNEL和GFP_ATOMIC，这些标志控制内存分配的行为，比如是否允许休眠。 需要提到内存释放的函数，如kfree和vfree，以及释放页面的函数。可能还要区分不同上下文中的使用限制，比如在中断上下文中必须使用GFP_ATOMIC。 还要注意内存分配的注意事项，比如避免内存泄漏和碎片化问题。可能需要引用一些内核文档或资料来支持说明，比如提到的CONFIG_RELAY可能涉及到内存分配的使用场景[^1]。 用户的问题可能涉及驱动开发或内核模块编写，所以实际例子会有帮助。比如在驱动中如何使用这些函数，或者像引用中的dm9161驱动修改的例子，虽然不直接相关，但说明内核开发中的实际调整[^2]。 还要检查是否有遗漏的函数，比如devm_系列的资源管理分配函数，它们自动释放内存，防止泄漏。这也是内核驱动中常用的方法。 最后，生成的相关问题需要围绕这些函数的区别、使用场景、最佳实践和常见问题，帮助用户深入理解。比如不同GFP标志的影响，或者如何选择kmalloc和vmalloc，以及如何处理内存不足的情况。</think>### Linux内核常用内存分配接口 在Linux内核开发中，动态内存管理需要依赖特定的接口，以下是核心的内存分配函数及其特点： #### 1. **`kmalloc`/`kfree`** - **用途**：分配**物理地址连续**的小块内存（通常小于一页）。 - **语法**：`void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags);` - **特点**： - 返回的地址可直接用于DMA操作[^3]。 - 常用`GFP_KERNEL`（允许休眠）或`GFP_ATOMIC`（原子上下文，如中断）作为标志。 - **示例**： ```c char *buf = kmalloc(1024, GFP_KERNEL); if (!buf) return -ENOMEM; kfree(buf); // 必须显式释放 ``` #### 2. **`vmalloc`/`vfree`** - **用途**：分配**虚拟地址连续但物理地址可能不连续**的大内存块。 - **语法**：`void *vmalloc(unsigned long size);` - **特点**： - 适用于需要大内存但无需物理连续性的场景（如模块加载）。 - 不适用于DMA操作。 - **示例**： ```c void *mem = vmalloc(4096 * 16); if (!mem) return -ENOMEM; vfree(mem); ``` #### 3. **`kzalloc`/`kzfree`** - **用途**：分配并**初始化为零**的内存（等价于`kmalloc + memset`）。 - **语法**：`void *kzalloc(size_t size, gfp_t flags);` - **适用场景**：安全敏感操作（如密码缓冲区）。 #### 4. **页分配器（`alloc_pages`/`__get_free_pages`）** - **用途**：以**页（4KB）为单位**分配物理连续内存。 - **语法**： ```c struct page *alloc_pages(gfp_t flags, unsigned int order); // 返回页描述符 unsigned long __get_free_pages(gfp_t flags, unsigned int order); // 返回虚拟地址 ``` - **特点**：`order`参数表示分配$2^{\text{order}}$页，例如`order=3`分配8页。 #### 5. **Slab分配器（`kmem_cache`）** - **用途**：高效管理**频繁分配/释放的小对象**（如结构体）。 - **流程**： ```c // 创建缓存池 struct kmem_cache *cache = kmem_cache_create("my_cache", sizeof(struct my_struct), 0, 0, NULL); // 分配对象 struct my_struct *obj = kmem_cache_alloc(cache, GFP_KERNEL); // 释放对象 kmem_cache_free(cache, obj); // 销毁缓存池 kmem_cache_destroy(cache); ``` #### 6. **资源管理分配（`devm_kmalloc`）** - **用途**：自动释放内存（绑定到设备生命周期），防止内存泄漏。 - **示例**： ```c char *buf = devm_kmalloc(dev, size, GFP_KERNEL); // 设备卸载时自动释放 ``` --- ### 选择依据与注意事项 1. **物理连续性要求**： - DMA或硬件交互 → `kmalloc`或页分配器。 - 软件逻辑使用 → `vmalloc`。 2. **内存大小**： - 小块内存（<1页） → `kmalloc`。 - 大块内存（多页） → `vmalloc`或页分配器。 3. **上下文限制**： - 中断上下文 → 必须使用`GFP_ATOMIC`。 4. **性能优化**： - 高频小对象 → Slab分配器。 ---
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