linux设备驱动归纳总结(五)1在内核空间分配内存

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1、一般的，用户空间使用函数malloc在堆上分配内存空间，同样的，在内核空间同样有一套类似的函数来分配空间。下面的知识会涉及页式管理的内存机制，如果不懂的要先复习一下，在S3C2440数据手册的MMU部分有介绍。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX一、内核空间和用户空间有什么不同学C语言的时候应该学过，从用户空间看，每个进程都傻乎乎的以为自己有4G的内存空间，其中位于高地址（3G-4G）的1G空

2、间给内核用，另外的3G（0-3G）都是它一个人独占的。所以用户空间很慷慨的把3G的空间分了好几个区域，如堆、栈、代码段等。其中，mallocO分配的空间位于堆，而程序中的自动变量，如你在函数内定义的“inti”，它是放在栈上，同时。用户空间的栈是可变栈，即随着数据的增多，对应函数的栈空间也会增多。跟每个用户空间的进程不一样，内核只有1G的空间，同时，除了自己本身有进程运行外，内核还要允许用户空间进程调用系统调用进入内核空间去执行。所以，内核对此相当吝啬，它规定在内核中的每个进程都只有4KB或8KB（32位下）的定长栈。出于这样

3、的原因，大的数据结构就不能在栈中分配，只能请求内核分配新的空间来存放数据，如函数kmalloc（）。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX二、内存的基本单位是字节吗？在介绍分配内存空间的函数前，我们还要了解一下内存是怎么被划分的。内核不仅知道用户空间中看到的1G内核空间是假的，它还知道实际的物理内存是多少（我的开发板是64M）。所以，内核的其中一个任务就是，当这段虚假内存中的数据需要调用时，内核

4、把这段虚拟内存与实际的物理内存对应上，运行完后又把两段内存的对应关系撤销掉给男外的虚拟内存用。既然知道虚拟内存与物理内存的关系，那它们是怎么对应的，难道是一个一个字节？如果这样子做的话内核肯定觉得崩溃。页是内存管理的基木单位。内存管理器（MMU，用于虚拟地址与物理地址之间的转换）通常以页为单位进行出来。页是内存管理的最小单位。在32位的系统中，一页的大小为4KB。所以，64M的物理内存将被分为16384个页。每一个物理页对皮地用一个structpage来维护，注意，该结构体是用来维护物理页，而不是虚拟也，结构体记录该页是否被使

5、用，对应的虚拟地址是多少等信息。由于内存访问的限制，内核乂把内存分成了3个区。如有些硬件的访问只能在24位的地址空间寻址，出于这总访问限制，lirwx把前16MB划分为ZONE_DMA——用于直接内存访问（MDA）。在x86体系里，高于896M的内存空间称为高端内存，这段内存区域的页和普通的内存页操作后有差异，这段区域划分为ZONE_HIGHMEM。剩下的，加载这两段区域之间的就是我们平时用的普通内存区域——ZONE_NORMALo这这里要注意一下：1）这些分区是指linux自己分的，当然，如果普通分区不够用，当然也可以占用其

6、他区的空间。2）分区的大小是根据体系结构而定的，一般的ARM下，ZONE_NORMAL就是所有的可用内存区域。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX三、分配内存时使用的标记gfp_mask在讲如何分配内存之前，先讲一下分配内存时将会用到的gfp_mask。简单地讲，这个标记指定了分配内存时的要求。具体分三类：行为修饰符：表示内核应当如何分配内存，如指定不能休眠等。区修饰符：指定内存将耍分配到上面

7、讲的三个区中的哪一个。类型标记：这含了上面两种修饰符(或运算)，这些标记是为了让用户更好地去使用。标记有很多，我这里不一一介绍，需要的可以自己查阅《linux内核设计与实现(第三版)》P238页。这里我讲两个常用的类型标记：1)GFP_KERNEL：最常用的标记，用于可睡眠的进程上下文。2)GFP.ATOMIC：使用了这个标记，内存分配函数不会引起随眠。3)GFP_USER：当需要给用户空间分配内存空间时使用该标记。XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

8、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX四、分配内存的第一种方法——按页分配这是内核提供的一种请求内存的底层机制，都是以页为单位分配内存。以下函数包含在