https://blog.csdn.net/wh8_2011/article/details/52946974
一.kmalloc与vmallco
在设备驱动程序或者内核模块中动态开辟内存，不是用malloc，而是kmalloc ,vmalloc，释放内存用的是kfree,vfree，kmalloc函数返回的是虚拟地址(线性地址). kmalloc特殊之处在于它分配的内存是物理上连续的,这对于要进行DMA的设备十分重要. 而用vmalloc分配的内存只是线性地址连续,物理地址不一定连续,不能直接用于DMA。vmalloc函数的工作方式类似于kmalloc，只不过前者分配的内存虚拟地址是连续的，而物理地址则无需连 续。通过vmalloc获得的页必须一个一个地进行映射，效率不高， 因此，只在不得已(一般是为了获得大块内存)时使用。vmalloc函数返回一个指针，指向逻辑上连续的一块内存区，其大小至少为size。在发生错误 时，函数返回NULL。vmalloc可能睡眠，因此，不能从中断上下文中进行调用，也不能从其它不允许阻塞的情况下调用。要释放通过vmalloc所获 得的内存，应使用vfree函数
vmalloc和kmalloc的分配内存的特点大概如下：
区别大概可总结为：
1，vmalloc分配的一般为高端内存，只有当内存不够的时候才分配低端内存；kmallco从低端内存分配。
2，vmalloc分配的物理地址一般不连续，而kmalloc分配的地址连续，两者分配的虚拟地址都是连续的；
3，vmalloc分配的一般为大块内存，而kmaooc一般分配的为小块内存，（一般不超过128k);
二.DMA工作
为了减少CPU对快速设备入出的操作，可以通过把这 批数据的传输过程交由一块专用的接口卡（DMA接口）来控制，让DMA卡代替CPU控制在快速设备与主存储器之间直接传输数据，其大概工作的机制是在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了 CPU资源占有率。
工作示意图大概如下：
以下是测试的代码：
1 #include <linux/init.h> 2 #include <linux/thread_info.h> 3 #include <linux/module.h> 4 #include <linux/sched.h> 5 #include <linux/errno.h> 6 #include <linux/kernel.h> 7 #include <linux/module.h> 8 #include <linux/slab.h> 9 #include <linux/input.h> 10 #include <linux/init.h> 11 #include <linux/serio.h> 12 #include <linux/delay.h> 13 #include <linux/clk.h> 14 #include <linux/miscdevice.h> 15 #include <linux/io.h> 16 #include <linux/ioport.h> 17 #include <linux/vmalloc.h> 18 #include <linux/dma-mapping.h> 19 #include <linux/export.h> 20 #include <linux/gfp.h> 21 22 #include <asm/dma-mapping.h> 23 #include <asm/uaccess.h> 24 25 #include <linux/gpio.h> 26 #include <mach/gpio.h> 27 #include <plat/gpio-cfg.h> 28 29 MODULE_LICENSE("GPL"); 30 MODULE_AUTHOR("bunfly"); 31 32 33 unsigned long vmalloc_to_pfn(const void *vmalloc_addr); 34 int test_init() 35 { 36 int ret = 0; 37 unsigned char *vmalloc_virt, *normal_virt, *phys; 38 unsigned long pfn; 39 40 printk("KERNEL SPACE: init\n"); 41 42 printk("KERNEL SPACE: read from d0003000: %s\n", 0xd0003000); 43 //读出d0003000虚拟地址里面的数据 44 45 normal_virt = kmalloc(40, GFP_KERNEL); 46 //kmalloc分配一段虚拟地址，大小，睡眠不可中断 47 48 phys = virt_to_phys(normal_virt); 49 printk("KMAKLLOC: kmalloc virt: %p <==> phys: %p\n", normal_virt, phys); 50 51 kfree(normal_virt); 52 53 //分配页 54 //-------------------------------------- 55 vmalloc_virt = vmalloc(500); 56 //vmalloc分配内存 57 58 pfn = vmalloc_to_pfn(vmalloc_virt); 59 //页分配 60 phys = (pfn << 12) | ((unsigned long)vmalloc_virt & 0xfff); 61 //将页地址转换成物理地址 62 normal_virt = phys_to_virt(phys); 63 //再将物理地址转换成虚拟地址 64 printk("VMALLOC: vmalloc_virt = %p, normal_virt = %p\n", vmalloc_virt, normal_virt); 65 66 //dma分配 67 normal_virt = dma_alloc_coherent(NULL, 1024, &phys, GFP_KERNEL); 68 printk("DMA: vmalloc_virt = %p, normal_virt = %p\n", vmalloc_virt,phys); 69 dma_free_coherent(NULL, 1024, normal_virt, phys); 70 71 vfree(vmalloc_virt); 72 return 0; 73 } 74 75 void test_exit() 76 { 77 printk("KERNEL SPACE: exit\n"); 78 } 79 80 module_init(test_init); 81 module_exit(test_exit); 82 ~ ~ ~
首先，在50003000地址放入数据，然后在d0003000的物理地址中读出数据：
查看50003000地址中的数据：
启动板子，插入模块，运行结果：
可以看到kmalloc的物理地址是低端内存的，（从40000000开始），而vmalloc分配的物理地址是高端内存，而通过 DMA内存的也是低端一点的。
补充说明：kmalloc函数原型：
static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
其中falgs有
主要的要分配两种：一般都是
GFP_KERNLE；内核使用内存--------可以睡眠
GFP_USER； 用户空间内存；
GFP_ATOMIC; 原子分配 ---------不可以睡眠
内核编程的法则：
中断上下文不可以睡眠（可以用is_inetrruput()函数查看是否是中断处理调用函数，返回1为真）