Vmalloc 和 kmalloc 有什么区别？

小开

拥有一个连续的内存块有什么好处？具体来说，为什么我需要在系统调用中有一个连续的物理内存块？我为什么不能用 vmalloc 呢？

来自 vmalloc频道的谷歌“我感觉很幸运”:

Kmalloc 是首选的方法，只要你不需要非常大的面积。问题是，如果你想在硬件设备之间进行 DMA，你需要使用 kmalloc，你可能需要更大的数据块。解决方案是尽快分配内存，在记忆变得支离破碎

小开

简短的回答: 下载 Linux 设备驱动程序并阅读关于内存管理的章节。

说真的，有很多与内核内存管理相关的微妙问题需要您理解——我花了很多时间来调试这些问题。

Vmalloc ()很少使用，因为内核很少使用虚拟内存。Kmalloc ()是通常使用的方法，但是您必须知道不同标志的后果，并且您需要一个策略来处理当它失败时发生的情况——特别是如果您像您建议的那样处于一个 interrupt handler 中。

小开

最佳答案

如果物理地址总线(如 PCI)上的 DMA 设备将访问缓冲区，那么您只需要担心使用物理连续内存。问题是，许多系统调用没有办法知道它们的缓冲区是否最终将传递给 DMA 设备: 一旦将缓冲区传递给另一个内核子系统，您就真的不知道它将去哪里。即使内核不使用 DMA 今天,的缓冲区，将来的开发也可能这样做。

Vmalloc 通常比 kmalloc 慢，因为它可能必须将缓冲区空间重新映射到几乎连续的范围。Kmalloc 从不重新映射，但是如果没有使用 GFP _ ATOMIC 调用 kmalloc，它可能会阻塞。

Kmalloc 能够提供的缓冲区大小有限: 128KBytes^*)。如果需要非常大的缓冲区，则必须使用 vmalloc 或其他机制，如在引导时保留高内存。

^*) < em > 早期的内核也是如此。在最近的内核上(我在2.6.33.2上测试过) ，一个 kmalloc 的最大大小最多为4MB！(我写了一篇相当不错的详细的文章。)开湾

对于不需要将 GFP _ ATOMIC 传递给 kmalloc ()的系统调用，可以使用 GFP _ KERNEL。你不是一个 interrupt handler: 应用程序代码通过一个陷阱进入内核上下文，它不是一个中断。

小开

另一个区别是 kmalloc 将返回逻辑地址(否则指定 GPF _ HIGHMEM)。逻辑地址放置在“低内存”(物理内存的第一个千兆字节)中，并直接映射到物理地址(使用 _ _ pa 宏进行转换)。这个性质暗示了 kmalloced 内存是连续内存。

另一方面，Vmalloc 能够从“高内存”返回虚拟地址。这些地址不能以直接方式在物理地址中转换(必须使用 virt _ to _ page 函数)。

小开

Robert Love 的 Linux 内核开发(第三版，第12章，第244页)非常清楚地回答了这个问题。

是的，在许多情况下并不需要物理连续内存。Kmalloc 在内核中比 vmalloc 用得更多的主要原因是性能。本书解释说，当使用 vmalloc 分配大内存块时，内核必须将物理上不连续的块(页)映射到单个连续的虚拟内存区域。由于内存实际上是连续的，物理上是不连续的，因此必须向页表添加几个虚拟到物理的地址映射。在最坏的情况下，将有 (缓冲区大小/页面大小)数量的映射添加到页表。

当访问这个缓冲区时，这也增加了 TLB (存储最近的虚拟到物理地址映射的缓存条目)的压力。这可能导致挣扎。

小开

kmalloc()和 vmalloc()函数是一个简单的接口，用于以字节大小的块获取内核内存。

kmalloc()函数保证页面在物理上是连续的(实际上是连续的)。

vmalloc()函数的工作方式与 kmalloc()类似，只不过它分配的内存实际上是连续的，而不一定是物理上连续的。

小开

在32位系统上，kmalloc ()返回内核逻辑地址(尽管是虚拟地址) ，它具有到物理地址的直接映射(实际上具有常量偏移量)。这种直接映射确保我们得到一个连续的 RAM 物理块。适用于 DMA，其中我们只给出初始指针，并期望此后为我们的操作连续的物理映射。

Vmalloc ()返回内核虚拟地址，而内核虚拟地址在物理 RAM 上可能没有连续映射。对于大内存分配非常有用，并且在我们不关心分配给进程的内存在物理 RAM 中是连续的情况下也很有用。

小开

简而言之，vmalloc 和 kmalloc 都可以修复碎片。Vmalloc 使用内存映射来修复外部碎片; kmalloc 使用 plate 来修复内部碎片。无论如何，kmalloc 还有许多其他优势。