linux内核空间

❶ linux用户空间内存分配原则

在用户空间中动态申请内存的函数为malloc ()，这个函数在各种操作系统上的使用都是一致的，malloc ()申请的内存的释放函数为free()。对于Linux而言，C库的malloc ()函数一般通过brk ()和mmap ()两个系统调用从内核申请内存。由于用户空间C库的malloc算法实际上具备一个二次管理能力，所以并不是每次申请和释放内存都一定伴随着对内核的系统调用。如，应用程序可以从内核拿到内存后，立即调用free()，由于free()之前调用了mallopt(M_TRIM_THRESHOLD，一1）和mallopt (M_MMAP_MAX，0)，这个free ()并不会把内存还给内核，而只是还给了C库的分配算法（内存仍然属于这个进程)，因此之后所有的动态内存申请和释放都在用户态下进行。另外，Linux内核总是采用按需调页（Demand Paging)，因此当malloc ()返回的时候，虽然是成功返回，但是内核并没有真正给这个进程内存，这个时候如果去读申请的内存，内容全部是0，这个页面的映射是只读的。只有当写到某个页面的时候，内核才在页错误后，真正把这个页面给这个进程。在Linux内核空间中申请内存涉及的函数主要包括kmalloc( ) 、get free pages ( )和vmalloc ()等。kmalloc ()和_get_free pages ()(及其类似函数）申请的内存位于DMA和常规区域的映射区，而且在物理上也是连续的，它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移，因此存在较简单的转换关系。而vmalloc()在虚拟内存空间给出一块连续的内存区，实质上，这片连续的虚拟内存在物理内存中并不一定连续，而vmalloc (）申请的虚拟内存和物理内存之间也没有简单的换算关系。

❷ Linux内核空间都有什么

linux内核是相对于用户空间来说的，用户空间即是应用程序运行的空间，这是一个抽象的概念，举个例子，用户是没办法直接操作计算机硬件的，比如你写一个hello world的程序，最后在显示器上打印出来，具体的过程是这样的，应用程序执行向内核空间发出申请，通过系统调用这个通道把要打印的消息告诉给内核，内核空间调度显示器打印hello,这期间涉及到进程调度，可能同一时间有多个应用程序要调用显示器，内核还有内存管理，硬件管理等各种功能。

❸ Linux内核有多大，不同Linux版本内核有什么差别呢

根据版本的不同，内核大小也不同，新版本为几百M。

1、发行版的不同，主要是对于版本的选择，稳定性的测试，还有错误修正补丁都会让每个发行版有自己特殊的内核。

2、官方内核的不同，这个区别很好说，官方的开发是基于 git 版本控制的，去看两个 git 版本就知道了。一般是硬件支持，还有新的功能算法，还有驱动增减，错误修补什么的。

Linux的内核版本编号有点像如下的样子：

2.6.32-642.el6.x86_64

主版本.次版本。发布版本-修改版本。

虽然编号就是如上的方式来编写，不过依据Linux内核的发展历程，内核版本的定义有点不太相同。

奇数、偶数版本分类：

在2.6x版本以前，托瓦斯将内核的发展方向分为两类，并根据这两类内核的发展分别给予不同的内核编号，那就是：

主、次版本为奇数：开发中版本。

如2.5.xx,这种内核版本主要用于测试与发展新功能，所以通常这种版本仅有内核开发工程师会使用。如果有新增的内核程序代码，会加到这种版本当中，等到很多工程师测试没问题后，才加入下一版本的稳定内核中；

主、次版本为偶数：稳定版本。

如2.6.xx,等到内核功能发展成熟后会加到这类版本中，主要用在一般家庭计算机以及企业版本中，重点在于提供一个用户相对稳定的Linux操作环境平台。

至于发布版本则是在主、次版本架构不变的情况下，新增的功能累积到一定程度后新发布的内核版本。而由于Linux 的内核是使用CPL的授权，因此大家都能够进行内核程序代码的修改。

因此，如果有针对一个版本的内核修改过的部分程序代码，那么这个被修改过的新内核版本就可以加上所谓的修改版本。

Linux内核版本与Linux发行版本。

Linux内核版本与发行版本的版本并不相同，因为所谓的Linux版本指的应该是内核版本，而目前最新的内核版本应该是4.7.2(2016/08)才对，并不会有7.x的版本出现。

(3)linux内核空间扩展阅读：

Linux内核的任务：

1、从技术层面讲，内核是硬件与软件之间的一个中间层。作用是将应用层序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。

2、从应用程序的层面讲，应用程序与硬件没有联系，只与内核有联系，内核是应用程序知道的层次中的最底层。在实际工作中内核抽象了相关细节。

3、内核是一个资源管理程序。负责将可用的共享资源(CPU时间、磁盘空间、网络连接等)分配得到各个系统进程。

4、内核就像一个库，提供了一组面向系统的命令。系统调用对于应用程序来说，就像调用普通函数一样。

❹ Linux内核中如何申请和释放内存

申请内存：
void *kmalloc(size_t size, int flags)
kmalloc函数和malloc函数相似，它有两个参数，一个参数是size，即申请内存块的大小，这个参数比较简单，就像malloc中的参数一样。第二个参数是一个标志，在里面可以指定优先权之类的信息。在Linux中，有以下的一些优先权：
GFP_KERNEL，它的意思是该内存分配是由运行在内核模式的进程调用的，即当内存低于min_free_pages的时候可以让该进程进入睡眠；
GFP_ATOMIC，原子性的内存分配允许在实际内存低于min_free_pages时继续分配内存给进程。
GFP_DMA：此标志位需要和GFP_KERNEL、GFP_ATOMIC等一起使用，用来申请用于直接内存访问的内存页。
释放：
Kfree（const void *objp） const void *objp=为需要释放的内存空间指针

❺ linux内核与内核空间的关系

简单理解为：内核空间是内核使用，用户空间是应用程序使用；除非编译内核要考虑内核空间，其余情况都可以按照用户空间处理

❻ 什么是linux内核

Linux是由Linus Torvalds开发的类UNIX的操作系统，Linux主要特点是开源的，因此我们可以免费使用来当做服务器。

Linux严格分为两个含义。

1.广泛的Linux是指Linux发行版

2.狭义的Linux是指Linux内核

Linux内核是操作系统的基础，介于硬件和软件之间，并且内核位于操作系统中,操作系统将在硬件和软件之间进行调解，Linux内核是操作系统核心部分的功能。

二：内核的基本性能

1.流程管理

在Linux内核中，程序的执行状态以进程为单位进行管理。此外，内核为每个进程准备一个名为task_stract结构的数据结构。

2.进程调度程序

可执行状态等待哪个进程以哪个顺序执行,由于基本上不可能运行比CPU数量更多的进程，因此运行过程的效率非常重要。

3.内存管理

在Linux内核中，使用物理内存和虚拟内存管理数据。通过分配对应于物理存储器的虚拟地址，而不是实际为每个进程分配物理存储器地址，可以使用容量远大于实际物理存储器容量的存储器。它使它成为可能。此外，由于每个进程都分配了自己的虚拟地址，因此每个进程的内存空间是独立的，并且不会违反其他进程的内存。

3.文件系统

它以文件的形式提供存储数据的访问方法。所有数据都以文件的形式进行管理。/ Directory（根目录）作为顶点，内核本身作为文件和目录的集合存在。

❼ Linux的内核空间和用户空间是如何划分的(以32位系统为例)

通常32位Linux内核地址空间划分0~3G为用户空间，3~4G为内核空间。地址分配如下图所示

直接映射区：线性空间中从3G开始最大896M的区间，为直接内存映射区，该区域的线性地址和物理地址存在线性转换关系：线性地址=3G+物理地址。

动态内存映射区:该区域由内核函数vmalloc来分配，特点是：线性空间连续，但是对应的物理空间不一定连续。vmalloc分配的线性地址所对应的物理页可能处于低端内存，也可能处于高端内存。

永久内存映射区：该区域可访问高端内存。访问方法是使用alloc_page(_GFP_HIGHMEM)分配高端内存页或者使用kmap函数将分配到的高端内存映射到该区域。

固定映射区：该区域和4G的顶端只有4k的隔离带，其每个地址项都服务于特定的用途，如ACPI_BASE等。

❽ linux为什么一定要把内核空间划分到高1G

Linux虚拟内存的大小为2^32（在32位的x86机器上），内核将这4G字节的空间分为两部分。最高的1G字节（从虚地址
0xC0000000到0xFFFFFFFF）供内核使用，称为“内核空间”。而较低的3G字节（从虚地址0x00000000到
0xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为“用户空间”。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核空间由系统内的所有进程共享。
于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟地址空间(也叫虚拟内存).

每个进程有各自的私有用户空间（0～3G），这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB内核空间则为所有进程以及内核所共享。另外，进程的“用户空间”也叫“地址空间”，在后面的叙述中，我们对这两个术语不再区分。

用户空间不是进程共享的，而是进程隔离的。每个进程最大都可以有3GB的用户空间。一个进程对其中一个地址的访问，与其它进程对于同一地址的访问绝不冲
突。比如，一个进程从其用户空间的地址0x1234ABCD处可以读出整数8，而另外一个进程从其用户空间的地址0x1234ABCD处可以读出整数
20，这取决于进程自身的逻辑。
因此Linux对用户空间与内核空间的划分起到了一定程度上的冲突避免。

❾ LINUX内核空间与用户空间分别是什么意思

关于内核空间和用户空间，说的是linux驱动程序一般工作在内核空间，但也可以工作在用户空间。下面将详细解析，什么是内核空间，什么是用户空间，以及如何判断他们。
Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致，因此，Linux的虚拟地址空间也为0~4G.Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)，供内核使用，称为"内核空间".而将较低的3G字节(从虚拟地址 0x00000000到0xBFFFFFFF)，供各个进程使用，称为"用户空间)。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核由系统内的所有进程共享。于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。
Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用。每个进程有各自的私有用户空间(0~3G)，这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。
内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中。

❿ Linux内核空间内存动态申请

在Linux内核空间中申请内存涉及的函数主要包括kmalloc () 、_get_free _pages ()和vmalloc(等。kmalloc()和_get_free pages ()(及其类似函数）申请的内存位于DMA和常规区域的映射区，而且在物理上也是连续的，它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移，因此存在较简单的转换关系。而vmalloc()在虚拟内存空间给出一块连续的内存区，实质上，这片连续的虚拟内存在物理内存中并不一定连续，而vmalloc (）申请的虚拟内存和物理内存之间也没有简单的换算关系。
1.kmalloc ( )
给kmalloc() 的第一个参数是要分配的块的大小;第二个参数为分配标志，用于控制kmalloc ()的行为。最常用的分配标志是GFP_KERNEL，其含义是在内核空间的进程中申请内存。kmalloc ()的底层依赖于_get_free pages ()来实现，分配标志的前缀GFP正好是这个底层函数的缩写。使用GFP_KERNEL标志申请内存时，若暂时不能满足，则进程会睡眠等待页，即会引起阻塞，因此不能在中断上下文或持有自旋锁的时候使用GFP_KERNE申请内存。由于在中断处理函数、tasklet和内核定时器等非进程上下文中不能阻塞，所以此时驱动应当使用GFP_ATOMIC标志来申请内存。当使用GFP_ATOMIC标志申请内存时，若不存在空闲页，则不等待，直接返回。
其他的申请标志还包括GFP_USER(用来为用户空间页分配内存，可能阻塞）、GFP_HIGHUSER（类似GFP_USER，但是它从高端内存分配)、GFP_DMA（从DMA区域分配内存)、GFP_NOIO（不允许任何IO初始化)、GFP_NOFS（不允许进行任何文件系统调用）、__GFP_ HIGHMEM（指示分配的内存可以位于高端内存)、__(GFP COLD（请求一个较长时间不访问的页)、_GFP_NOWARN(当一个分配无法满足时，阻止内核发出警告)、_GFP_HIGH(高优先级请求，允许获得被内核保留给紧急状况使用的最后的内存页）、GFP_REPEAT（分配失败，则尽力重复尝试)、_GFP_NOFAIL(标志只许申请成功，不推荐）和__GFPNORETRY（若申请不到，则立即放弃)等。
使用kmalloc()申请的内存应使用kfree()释放，这个函数的用法和用户空间的free()类似。
2._get_free_pages ()
_get_free pages ()系列函数/宏本质上是Linux内核最底层用于获取空闲内存的方法，因为底层的buddy算法以2n页为单位管理空闲内存，所以最底层的内存申请总是以2n页为单位的。
get_free _pages (）系列函数/宏包括get_zeroed _page () 、_get_free_page ()和get_free pages () 。
__get_free_pages(unsigned int flags, unsigned int order) 该函数可分配多个页并返回分配内存的首地址，分配的页数为2order，分配的页也不清零。order允许的最大值是10（即1024页）或者11（即2048页），这取决于具体的硬件平台。