vmalloc和kmalloc有什么区别？

我到处搜寻，发现大多数人都提倡使用kmalloc，因为可以确保您获得连续的物理内存块。但是，kmalloc如果找不到所需的连续物理块，似乎也可能失败。
拥有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？有什么原因我不能仅仅使用？ 最后，如果要在处理系统调用期间分配内存，我应该指定吗？系统调用是否在原子上下文中执行？vmalloc
GFP_ATOMIC

GFP_ATOMIC
分配是高优先级，并且不休眠。这是在中断处理程序，下半部分和其他您无法入睡的情况下使用的标志。

GFP_KERNEL 这是正常分配，可能会阻塞。当可以安全睡眠时，这是在进程上下文代码中使用的标志。

如果缓冲区将由物理寻址总线（如PCI）上的DMA设备访问，则只需担心使用物理上连续的内存。问题在于，许多系统调用无法知道其缓冲区是否最终会传递给DMA设备：将缓冲区传递给另一个内核子系统后，您实际上就无法知道它的去向。即使内核今天不将缓冲区用于DMA ，将来的开发也可能会使用。

vmalloc通常比kmalloc慢，因为它可能必须将缓冲区空间重新映射到实际上连续的范围内。kmalloc永远不会重新映射，尽管如果不使用GFP_ATOMIC调用，kmalloc可能会阻塞。

kmalloc可以提供的缓冲区大小受到限制：128 KB ^*）。如果需要非常大的缓冲区，则必须使用vmalloc或其他一些机制，例如在引导时保留大内存。

^*） 早期的内核都是如此。在最近的内核上（我在2.6.33.2上进行了测试），单个kmalloc的最大大小为4 MB！（我对此写了一篇相当详细的文章。）— kaiwan

对于系统调用，您无需将GFP_ATOMIC传递给kmalloc（），可以使用GFP_KERNEL。您不是中断处理程序：应用程序代码通过陷阱进入内核上下文，它不是中断。

简短答案：下载Linux设备驱动程序，然后阅读有关内存管理的章节。

认真地说，您需要了解许多与内核内存管理相关的细微问题-我花了大量时间调试它的问题。

vmalloc（）很少使用，因为内核很少使用虚拟内存。kmalloc（）是常用的，但是您必须知道不同标志的后果，并且需要一种策略来处理失败时发生的情况-特别是如果您像建议的那样处于中断处理程序中。

Robert Love的Linux Kernel Development（第三版，第12章，第244页）非常清楚地回答了这一问题。

是的，在许多情况下不需要物理上连续的内存。性能在内核中比kmalloc被更多使用kmalloc的主要原因。该书解释说，当使用vmalloc分配大内存块时，内核必须将物理上不连续的块（页面）映射到单个连续的虚拟内存区域中。由于内存实际上是连续的，而在物理上是不连续的，因此必须在页表中添加几个虚拟到物理的地址映射。在最坏的情况下，将向页面表添加（缓冲区大小/页面大小）数量的映射。

当访问该缓冲区时，这也给TLB（存储最近的虚拟到物理地址映射的缓存条目）增加了压力。这可能导致颠簸。

的kmalloc()＆vmalloc()功能是在字节大小的块获得内核存储器的简单接口。

1. 该kmalloc()函数保证页面在物理上是连续的（并且实际上是连续的）。

2. 该vmalloc()函数的工作方式与相似kmalloc()，除了它分配的内存实际上是连续的，而不一定是物理连续的。

拥有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？有什么原因我不能只使用vmalloc吗？

来自Google的“我很幸运” vmalloc：

只要不需要很大的区域，kmalloc是首选方法。问题是，如果要在某些硬件设备之间进行DMA，则需要使用kmalloc，并且可能需要更大的块。解决方案是在内存碎片化之前尽快分配内存。

在32位系统上，kmalloc（）返回内核逻辑地址（尽管是虚拟地址），该逻辑地址具有直接映射到物理地址的地址（实际上具有恒定的偏移量）。这种直接映射可确保我们获得连续的RAM物理块。适用于DMA，在DMA中我们仅给出初始指针，并期望此后进行连续的物理映射以进行操作。

vmalloc（）返回内核虚拟地址，该地址又可能在物理RAM上没有连续的映射。对于大内存分配以及在我们不关心分配给我们的进程的内存在物理RAM中也是连续的情况下很有用。

其他区别之一是kmalloc将返回逻辑地址（否则，您将指定GPF_HIGHMEM）。逻辑地址放在“低内存”（在物理内存的第一个千兆字节中）中，并直接映射到物理地址（使用__pa宏将其转换）。此属性表示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。这些地址不能直接以物理地址转换（必须使用virt_to_page函数）。