kmalloc、vmalloc、malloc的區別

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簡單的說：

1. kmalloc和vmalloc是分配的是核心的記憶體,malloc分配的是使用者的記憶體
2. kmalloc保證分配的記憶體在物理上是連續的,vmalloc保證的是在虛擬位址空間上的連續,malloc不保證任何東西(這點是自己猜測的,不一定正確)
3. kmalloc能分配的大小有限,vmalloc和malloc能分配的大小相對較大
4. 記憶體只有在要被DMA訪問的時候才需要物理上連續
5. vmalloc比kmalloc要慢

 

詳細的解釋：

      對於提供了MMU（儲存管理器，輔助作業系統進行記憶體管理，提供虛真實位址轉換等硬體支援）的處理器而言，Linux提供了複雜的儲存管理系統，使得進程所能訪問的記憶體達到4GB。

      進程的4GB記憶體空間被人為的分為兩個部分--使用者空間與核心空間。使用者空間地址分布從0到3GB(PAGE_OFFSET，在0x86中它等於0xC0000000)，3GB到4GB為核心空間。

      核心空間中，從3G到vmalloc_start這段地址是實體記憶體映射地區（該地區中包含了核心鏡像、物理頁框表mem_map等等），比如我們使用 的 VMware虛擬系統記憶體是160M，那麼3G～3G+160M這片記憶體就應該映射實體記憶體。在實體記憶體映射區之後，就是vmalloc地區。對於 160M的系統而言，vmalloc_start位置應在3G+160M附近（在實體記憶體映射區與vmalloc_start期間還存在一個8M的gap 來防止躍界），vmalloc_end的位置接近4G(最後位置系統會保留一片128k大小的地區用於專用頁面映射)

      kmalloc和get_free_page申請的記憶體位於實體記憶體映射地區，而且在物理上也是連續的，它們與真實的物理地址只有一個固定的位移，因此存在較簡單的轉換關係，virt_to_phys()可以實現核心虛擬位址轉化為物理地址：
   #define __pa(x) ((unsigned long)(x)-PAGE_OFFSET)
   extern inline unsigned long virt_to_phys(volatile void * address)
   {
       　return __pa(address);
   }
上面轉換過程是將虛擬位址減去3G（PAGE_OFFSET=0XC000000）。

與之對應的函數為phys_to_virt()，將核心物理地址轉化為虛擬位址：
   #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()都定義在include/asm-i386/io.h中。

而vmalloc申請的記憶體則位於vmalloc_start～vmalloc_end之間，與物理地址沒有簡單的轉換關係，雖然在邏輯上它們也是連續的，但是在物理上它們不要求連續。

我們用下面的程式來示範kmalloc、get_free_page和vmalloc的區別：
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/vmalloc.h>
MODULE_LICENSE("GPL");
unsigned char *pagemem;
unsigned char *kmallocmem;
unsigned char *vmallocmem;

int __init mem_module_init(void)
{
//最好每次記憶體申請都檢查申請是否成功
//下面這段僅僅作為示範的代碼沒有檢查
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);

我們的系統上有160MB的記憶體空間，運行一次上述程式，發現pagemem的地址在0xc7997000（約3G+121M）、kmallocmem 地址在0xc9bc1380（約3G+155M）、vmallocmem的地址在0xcabeb000（約3G+171M）處，符合前文所述的記憶體布局。

 http://blog.csdn.net/daniel_ice/article/details/6834316 vmallc實現原理

http://blog.csdn.net/macrossdzh/article/details/5958368