Linux的vmalloc是什么？ (linux vmalloc)
随着计算机科学和技术的不断发展，操作系统（OS）的作用变得越来越重要。Linux是一种流行的开源操作系统，被广泛用于工业界和个人电脑。在Linux中，vmalloc是一种内存管理技术，用于动态分配虚拟内存。本文将讨论Linux的vmalloc是什么，如何工作以及它为什么重要。
1. 什么是vmalloc？
在Linux中，vmalloc是一种内核函数，用于在虚拟内存区域中动态分配内存块。这些内存块可以从物理内存或硬盘上的交换空间中分配。当需要更多的内存时，vmalloc还可以根据需要动态增长内存块。
与一般的内存分配函数不同，vmalloc分配的内存是连续的而且默认情况下是物理上不连续的，它通过将内存分成比较小的块并将它们映射到虚拟内存中，来实现连续地址空间的映射。这种技术使得vmalloc可以分配大块内存并且能够充分利用常规内存分配算法无法容纳的内存需求。
2. vmalloc如何工作？
当需要内存时，vmalloc会在虚拟地址空间中预留一块适当大小的连续虚拟地址空间，每个虚拟地址对应于一个物理页面，并标记它们为不可用。当内存被使用完毕后，Linux内核将重新映射虚拟地址空间，从而允许重新使用废弃的页面，以此来达成内存的非连续性。
但是，如果在分配内存时没有足够的可用自由物理页面，则vmalloc会自动将内存块划分成比较小的块，并将它们映射到虚拟地址空间中的不同虚拟地址。这个过程被称为页面调度，它较为复杂，主要包括从物理页面池中获取自由页面、页面映射、页面回收等步骤。
3. vmalloc的重要性
在Linux中，由于内核需要访问各种硬件资源、文件系统和网络协议栈等等，因此需要大量的内存。而vmalloc能够提供高效的动态内存分配，使得Linux内核能够支持更多的硬件设备以及执行更高级别的任务。
对于开发人员来说，vmalloc的使用也是十分重要的。在编写驱动程序或内核模块时，需要动态地分配和释放内存。但是，由于驱动程序或内核模块会被载入到内核空间中，因此不能直接使用用户空间的内存分配算法。vmalloc的高效性和可靠性能够保证内核模块在运行时可以动态分配和释放内存，提高程序的性能和稳定性。
虚拟内存是现代操作系统中的一大发明，允许程序在没有足够物理内存的情况下继续运行。在Linux中，vmalloc作为高效的内存管理技术，能够提供动态的内存分配和释放，为Linux的稳定性和可靠性提供了支持。在开发驱动程序或内核模块时，vmalloc的使用是必不可少的，因此，对vmalloc的理解和掌握对内核开发人员来说是十分必要的。
相关问题拓展阅读：
要学习嵌入式，现在需要学习哪些基本课程？
嵌入式主要侍慧内容包括linux系统，C语老运答言开发，数据库等，JAVA部分的安卓开发等，学成后可以开发应用软件的，内核开发，驱动开发等工作，做项目。目前国内零基础的入门性课程较多，如果自己是软件开发相关专业或有较好的基础的悄御，应该考虑星创客这样的专为培养中高级工程师的课程
嵌入式方向很多，这是现在更流行的这个方向。
由于很多人总问这个问题，所以这里做一个总结供大家参考。这里必须先说明，以下的步骤都是针对Linux系统
的，并不面向WinCE。也许你会注意到，现在做嵌入式的人中，做linux研究的人远比做WinCE的人多，很多产家
提供的资料也是以linux为主。我一直很难理解，其实WinCE的界面比linux的界面好看多了，使用起来也很方便
，更为重要的是，WinCE的开发和Windows下的开发基本一样，学起来简单得多，但是学linux或者使用linux做嵌
入式的人就是远比WinCE多。在和很多工作的人交流时我了解到，他们公司从没考虑使用WinCE，因为成本高，都
是使用linux进行开发。我读研究生的的实验室中也没有使用WinCE的，大都研究linux，也有少部分项目使用
vxwork，但是就没有听说过使用WinCE的，原因就是开源！当然现在WinCE6.0听说也开源，不过在成本和资源上
linux已经有了无人能挡的优势。与此相对应的是，越来越多的电子厂商已经开始使用linux开发产品。举个例子
，Google近期开发的智能手机操作系统Android其实就是使用linux-2.6.23内闷此橘核进行改进得到的。
之一，学习基本的裸机编程。
对于学硬件的人而言，必须先对硬件的基本使用方法有感性的认识，更必须深刻认识该硬件的控制方式，如
果一开始就学linux系统、学移植那么只会马上就陷入一个很深的漩涡。我在刚刚开始学ARM的时候是选择ARM7（
主意是当时ARM9还很贵），学ARM7的时候还是保持着学51单片机的思维，使用ADS去编程，之一个实验就是控制
led。学过一段时间ARM的人都会笑这样很笨，实际上也不是，我倒是觉得有这个过程会好很多，因为无论做多复
杂的系统最终都会落实到这些更底层的硬蚂团件控制，因此对这些硬件的控制有了感性的认识就好很多了学习裸机的
编程的同时要好好理解这个硬件的构架、控制原理，这些我称他为理解硬件。所谓的理解硬件就是说，理解这个
硬件是怎么组织这么多资源的，这些资源又是怎么由cpu、由编程进行控制的。比如说，s3c2410中有AD转换器，
有GPIO（通用IO口），还有nandflash控制器，这些东西都有一些寄存器来控制，这些寄存器都有一个地址，那
么这些地址是什么意思？又怎么通过寄存器来控制这些外围设备的运转？还有，norflash内部的每一个单元在这
个芯片的内存中都有一个相应的地址单元，那么这些地址与刚刚说的寄存器地址又有什么关系？他们是一样的吗
？而与norflash相对应的nandflash内部的储存单元并不是线性排放的，那么s3c2410怎么将nandflash的地址映
射在内存空间上进行使用？或者简单地说应该怎扒枯么用nandflash？再有，使用ADS进对ARM9行编程时都需要使用到
一个初始化的汇编文件，这个文件究竟有什么用？他里面的代码是什么意思？不要这个可以吗？诸如此类都是对
硬件的理解，理解了这些东西就对硬件有很深的理解了，这对以后更深一步的学习将有很大的帮助，如果跳过这
一步，我相信越往后学越会觉得迷茫，越觉得这写东西深不可测。因为，你的根基没打好。不过先声明一下，本
人并没有使用ADS对ARM9进行编程，我是学完ARM7后直接就使用ARMlinux系统的，因此涉及使用ADS对ARM9进
行编程的问题我很难回答^_^，自己去研究研究吧。
对于这部分不久将提供一份教程，这个教程中的例程并不是我为我们所代理的板子写的，是我在我们学院实
验室拿的，英培特为他们自己的实验箱写的，不过很有借鉴意义，可以作为一份有价值的参考。
第二，使用linux系统进行一些基本的实验。
在买一套板子的时候一般会提供一些linux的试验例程，好好做一段时间这个吧，这个过程也是很有意义的
，也是为进一步的学习积累感性认识，你能想象一个从没有使用过linux系统的人能学好linux的编程吗？好好按
照手册上的例程做一做里面的实验，虽然有点娃娃学走路，有点弱智，但是我想很多高手都会经历这个过程。
在这方面我们深蓝科技目前没有计划提供相应的例程，主要是开发板的提供商会提供很丰富的例程，我们
不做重复工作，只提供他们没有的、最有价值的东西给大家。
第三，研究完整的linux系统的的运行过程。
所谓完整的linux系统包括哪些部分呢？
三部分：bootloader、linux kernel（linux内核）、rootfile（根文件系统）。
那么这3部分是怎么相互协作来构成这个系统的呢？各自有什么用呢？三者有什么联系？怎么联系？系统的
执行流程又是怎么样的呢？搞清楚这个问题你对整个系统的运行就很清楚了，对于下一步制作这个linux系统就
打下了另一个重要的根基。介绍这方面的资料网上可以挖掘到几吨，自己好好研究吧。
第四，开始做系统移植。
上面说到完整的linux有3部分，而且你也知道了他们之间的关系和作用，那么现在你要做的便是自己动手学
会制作这些东西。
当然我不可能叫你编写这些代码，这不实现。事实上这个3者都能在网下载到相应的源代码，但是这个源代
码不可能下载编译后就能在你的系统上运行，需要很多的修改，直到他能运行在你的板子上，这个修改的过程就
叫移植。在进行移植的过程中你要学的东西很多，要懂的相关知识也很多，等你完成了这个过程你会发现你已经
算是一个初出茅庐的高手了。
在这个过程中如果你很有研究精神的话你必然会想到看源代码。很多书介绍你怎么阅读linux源代码，我不
提倡无目的地去看linux源代码，用许三多的话说，这没有意义。等你在做移植的时候你觉得你必须去看源代码
时再去找基本好书看看，这里我推荐一本好书倪继利的《linux内核的分析与编程》，这是一本针对linux-
2.6.11内核的书，说得很深，建议先提高自己的C语言编程水平再去看。
至于每个部分的移植网上也可以找到好多吨的资料，自己研究研究吧，不过要提醒的是，很多介绍自己经验
的东西都或多或少有所保留，你按照他说的去做总有一些问题，但是他不会告诉你怎么解决，这时就要靠自己，
如果自己都靠不住就找我一起研究研究吧，我也不能保证能解决你的问题，因为我未必遇到过你的问题，不过我
相信能给你一点建议，也许有助你解决问题。
这一步的最终目的是，从源代码的官方主页上（都是外国的，悲哀）下载标准的源代码包，然后进行修改，
最终运行在板子上。
盗用阿基米德的一句话：“给我一根网线，我能将linux搞定”。
第五，研究linux驱动程序的编写。
移植系统并不是最终的目的，最终的目的是开发产品，做项目，这些都要进行驱动程序的开发。
Linux的驱动程序可以说是五花八门，linux2.4和linux2.6的编写有相当大的区别，就是同为linux2.6但是
不同版本间的驱动程序也有区别，因此编写linux的驱动程序变都不是那么容易的事情，对于最新版本的驱动程
序的编写甚至还没有足够的参考资料。那么我的建议就是使用、移植一个不算很新的版本内核，这样到时学驱动
的编程就有足够的资料了。这部分的推荐书籍可以参考另一篇文章《推荐几本学习嵌入式linux的书籍》。
第六，研究应用程序的编写。
做作品做项目除了编写驱动程序，最后还要编写应用程序。现在的趋势是图形应用程序的开发，而图形应用
程序中用得最多的还是qt/e函数库。我一直就使用这个函数库来开发自己的应用程序，不过我希望你能使用国产
的MiniGUI函数库。盗用周杰伦的广告词就是“支持国产，支持MiniGUI”。MiniGUI的编程比较相似Windows下的
VC编程，比较容易上手，效果应该说是相当不错的，我曾使用过来开发ARM7的程序。不过MiniGUI更大的不好就
是没有像qtopia这样的图形操作平台，这大大限制了他的推广，我曾经幻想过与北京飞漫公司（就是MiniGUI的
版权拥有者）合作使用MiniGUI函数库开发像qtopia这样的图形操作平台，不过由于水平有限这只能是幻想了，
呵呵。完成这一步你基本就学完了嵌入式linux的全部内容了。
还有一个小小的经验想和大家分享。我在学习嵌入式linux的过程中很少问人，客观原因是身边的老师、同
学师兄都没有这方面的高手，主观原因是我不喜欢问人，喜欢自己研究解决问题。这样做有个好处，就是可以提
高自己解决问题的能力，因为做这些东西总有很多问题你难以理解，别人也没有这方面的经验，也不是所有问题
都有人给你答案，这时必须要自己解决问题，这样，个人的解决问题能力就显得非常关键了。因此我的建议就是
一般的问题到网上搜索一下，确实找不到答案了就问问高手，还是不行了就自己去研究，不要一味去等别人帮你
解决问题。记住，问题是学习的更好机会。另外笔者推荐你可以用嵌视科技qs-pte9
星创客建议至少学会以下基础内稿基老容：C语言过关（为linux系统环境下的开发），linux系键升统，JAVA开发语言（为了安卓系统环境下的开发锋派）。——这部分是基础能力，需要做扎实。
1.1 有哪些设备使用单片机或Linux
所有的电子产品，所用技术都可以认为要么是单片机，要么是Linux；GUI方面主要是QT/Android，它们都是运行于Linux之上的。我们说的单片漏闷机不使用操作系统，但是使用单片机设备肯定远远超过Linux。很多人也是先学习单片机，从单片机进入电子工程师行业，日常生活中，有哪些产品使用单片机、Linux呢？下面举一些例子：
我们设计一个产品时，是使用单片机还是Linux，取决于成本：硬件成本、软件成本、维护成本、升级成本。而不应该根据个人偏好来选择：我喜欢单片机，所以就排斥使用Linux；我喜欢Linux，就排斥使用单片机。为了有更多的选择，我们需要既懂单片机，又懂Linux。
1.2 在硬件操作上单片机和Linux是类似的
以点灯为例，
无论是单片机还是Linux，我们要做的事情都一样：
看原理图，确定引脚是哪一个，确定它输出什么电平才可以
看芯片手册，确定要怎么操作寄存器
写程序
但是，怎么编写程序，单片机和Linux有很大不同。
1.3 在单片机中点灯、使用LCD
使用单片机开发程序时，我们一上来就写一个main函数，下面是一些简化的代码：
LED程序里面的init_led、led_on、led_off函数是你一个人写的，爱取什么名就取什么名，爱怎么写就怎么写。
LCD程序里的函数也是你写的，完全是自由发挥。
很多单片机项目不是很复杂，2、3个人从上到下统统搞定，里面的函数大多时间是直接去读写寄存器。
很多单片机项目严重依赖于硬件，换一个芯片后怎么办？重写一套代码呗。
在单片机程序里，没有应用程序、驱动程序的概念，很可能一个人包尘裂揽了硬件设计、模块调试(或称之为驱动)、功能开发(或称之为应用)的全部活。
1.4 在Linux中点灯、使用LCD
在Linux中，不允许应用开发人员直接去操作硬件，比如你想点个灯，不好意思，你无法直接访问寄存器；你需要通过驱动程序来访问寄存器。
为什么？有几大原因：
Linux系统中运行着众多程序，必须保证质量差的程序无法破坏系统：假设你写的程序比较烂，那我不能让你去随便访问寄存器，把系统搞崩溃了怎么办？你本意是去点灯，但是你看错了寄存器，你把电源关了怎么办？所以这些操作硬件的活，还是交给信得过的人来做吧：交给驱动工程师，他既懂硬件又懂软件。
保证程序的可移植性：编写应用程序时，大家都使用统一的函数，以后换一个芯片时，应用程序不用变；只需要根据这个接口提供驱动程序就可以了。
团队协作：使用Linux系统的项目一般比较大，术业有专攻，一个人不太可能从上到下都全部掌握。比如做人脸识别项目，有擅长做图像处理的，他可不管你要用多少种摄像头，有图像给他就可以。而多种摄像头的硬件操作方法各有不同，这些交给驱动程序工程师。
所以，在Linux中应用程序和驱动程序是分开的。
以LED、LCD程序为例，简化的代码如下
请点击输入图片描述
也许你已经大概猜出来了，应用程序怎么调用驱动程序？通过标准的接口：
open：打开驱动程序。
read/write：读、写数据。
ioctl：传入各种参数，获得各种参数。
mmap：内存映射，比如映射之后，应用程序可以直接读写LCD的显存。
你看！从这些接口里，我们根本看不到寄存器的操作。底层的程序驱动会根据这些调用，去设置寄存器、操作硬件。
所以，我高大上的应用工程师，干嘛苦哈哈地去看原理图、看在片手册、读写寄存器，搞不好还要去调试硬件BUG。这些脏活、累活就交给驱动工程师吧。客户的需求千变万化，我996时间都不够用了。
我上懂软件、下懂硬件的驱动工程师，肯定不能把这么重要的活交给你去做了，把我的系统搞崩溃了怎么办。
开玩笑、开玩笑、开玩笑的，有应用工程师、驱动工程师的优劣之分，大家都是为了做出产品。现在有一个趋势，一个任务从上到下你都需要懂，这就是所谓的全栈工程师。
还是以LED为例，应用程序和驱动程序的协作如下图所示：
在Linux中，“一切皆文件”，要访问某个硬件派搜闭，也是要打开文件、读写文件。应用程序要根据标准的文件接口：open/read/write/ioctl/mmap等来访问驱动程序。
既然如此，怎么写驱动程序呢？最简单的方法就是：APP要调用open来打开驱动程序，那驱动‘程序里就提供一个_open函数来初始化硬件；APP要调用write来写数据，驱动程序里就提供一个_write函数来接收数据并操作硬件。
用_open、_write来构成一个驱动程序，这就是驱动框架。
怎么实现这些_open、_write函数？我们要做的事情跟单片机是类似的，一样要去看电路图、看芯片手册，然后在这些函数里读写寄存器：这称为硬件操作。
所以，Linux驱动程序= 驱动框架 + 硬件操作。
有单片机基础的人，对硬件操作比较熟悉了，把重点放在驱动框架上就可以。
高能预警：驱动框架可不简单，对于LED来说是简单，但是还有更复杂的驱动程序，它要考虑“通用”，这很要命。
第2章 嵌入式Linux快速入门
这几天在群里跟学员聊天，有一位学员的学习方法很好：先观其广，再究其深。有时候要“不求甚解”，很多时候保持疑问先学下去，这些疑问就自然解决了。
比如课程中涉及汇编知识，如果你要彻底弄清楚，你需要去学习《ARM架构与编程》；当你学完这本书，你的同学搞不好已经可以上手工作了。
2.1 短期的目标是什么
我们先把学习目标定下来：快速了解嵌入式Linux开发的流程，知道要学什么，具备跟从业者交流的能力。
2.2 一个嵌入式Linux系统的组成
下面我们用类比和逻辑推导出嵌入式Linux系统的组成，没错，“推导”。
从上图可以知道：
组成：嵌入式Linux系统= bootloader + linux内核 + 根文件系统(里面含有APP)。
bootloader：它的目的是启动内核，去哪等读内核？读到哪里？去Flash等外设读内核，存到内存里去。所以需要有Flash里外设的驱动能力，为了调试方便还会有网络功能。所以，可以认为 booloader = 裸机，它就是一个复杂的单片机程序。
Linux内核：Linux内核的最主要目的是去启动APP，APP保存在哪里？保存在“根文件系统”里。“根文件系统”又保存在哪里？在Flash、SD卡等设备里，甚至可能在网络上。所以Linux内核要有这些Flash、SD卡里设备的驱动能力。
不仅如此，Linux内核还有进程调度能力、内存管理等功能。
所以：Linux内核 = 驱动 + 进程调度 + 内存管理等。
2.3 要学习bootloader吗
Bootloader有很多种，常用的叫u-boot。
在实际工作中，对于u-boot基本上是修修改改，甚至不改。但是u-boot本身是很复杂的，比如为了便于调试，它支持网络功能；有些内核是保存在FAT32分区里，于是它要能解析FAT32分区，读FAT32分区的文件。
花那么多精力去学习u-boot，但是工作中基本用不到，这对初学者很不友善。
所以，对于初学者，我建议：理解u-boot的作用、会使用u-boot的命令，这就可以了。
如果你的工作就是修改、完善bootloader，那么再去研究它吧。
2.4 要学习Linux内核、要学习驱动程序吗
之前我们说过Linux内核 = 驱动 + 进程调度 + 内存管理等，如果要学习Linux内核，从驱动程序入手是一个好办法。
但是人人都要学习Linux内核、人人都要学习Linux驱动吗？显然不是。
作为初学者，懂几个简单的驱动程序，有利于工作交流；理解中断、进程、线程的概念，无论是对驱动开发、应用程序开发，都是很有好处的。
所以对于初学者，建议前期只学习这几个驱动：LED、按键、中断。
LED驱动程序：这是最简单的驱动程序。
按键驱动程序：它也比较简单，从它引入“中断”。
中断：从“中断”它可以引入：休眠-唤醒、进程/线程、POLL机制、异步通知等概念。这些概念无论是对驱动开发，还是对应用开发，都很重要。
所以，对于初学者，我建议必须学习这几个驱动：LED、按键、中断。
入门之后，如果你想从事内核开发、驱动开发，那么可以去钻研几个驱动程序(输入系统、I2C总线、SPI总线等)，掌握若干个大型驱动程序后，你对内核的套路就有所了解了，再去研究其他部分(比如进程管理、文件系统)时你会发现套路是如此通用。
摄像头(VL42)、声卡ALSA驱动是Linux中比较复杂的2类驱动，它们是很难的，如果工作与此相关再去研究。
2.5，要学习Linux应用程序吗？先学一些基础技能
要学，即使以后你只想研究内核，一些基本的应用开发编写能力也是需要的：
基本设备的访问，比如LCD、输入设备
进程、线程、进程通信、线程同步与互斥
休眠-唤醒、POLL机制、信号
网络编程
①②③部分的知识，跟驱动有密切的关系，它们是相辅相承的。
掌握了基本驱动开发能力、基本应用开发能力之后，在工作中你就可以跟别人友好沟通了，不至于一脸懵逼。
2.6，应用程序是怎么启动的？要了解一下根文件系统
你辛辛苦苦写出了应用程序，怎么把它放到板子上，让它开机就自动启动？
你写的程序，它依赖于哪些库，这些库放到板子上哪个目录？
怎么做一个可升级的系统？即使升级中途断电了，也要保证程序至少还可以运行老的版本？
这些都需要我们了解一下根文件系统。
先了解一下init进程：它要读取配置文件，根据配置文件启动各个APP。
了解了init进程，你就了解了根文件系统的组成，就可以随心所欲裁剪系统，为你的项目制作出最精简的系统。
第3章 学习方法
3.1 先不要打破砂锅问到底
嵌入式涉及的东西太多太杂了，如果心里没有主线，碰到什么都要去研究个透彻，最终反而忘记自己要学什么了。
嵌入式涉及硬件知识、软件知识，软件里涉及汇编、ARM架构、C语言、Makefile、Shell；又分为bootloader、内核、驱动、基本的APP、GUI。
比如我们会用到Makefile，了解它的基本规则，会用我们提供的Makefile就可以。
不需要深入研究那些make函数，因为在工作中都有现成的Makefile给你使用，不需要自己去编写一套Makefile。何必花上好几天去深入研究它呢？
比如我们会用到bootloader，难道又要花上几个月来深入研究u-boot吗？工作中基本不需要改u-boot，会用那几个命令就可以。
甚至有些学员先去买本shell的书来学习shell命令，何必？我们在视频中用到什么命令，你不懂时再去百度一下这些命令就可以了。
不要脱离初学者的主线：应用基础、驱动基础。有了这2个基础后，你想深入研究某部分时，再去花时间吧。
3.2 思路要清晰，不怕抄代码
视频里的代码，请你一定要自己去写一次、写多次。为什么我现在写驱动那么熟？我2023年在华清远见上课时，
每次上课我都要给学生写一次那些驱动，十几次下来闭着眼睛都知道内核的套路了。
记不住那些函数？我也记不住，我都是去参考同类的驱动程序，这又不是闭卷考试。
但是要理清楚思路，你写这个程序要完成什么功能、怎么实现这些功能？这个要弄清楚。
有了思路后再写代码，不知道怎么写？没关系，看看视频，看看示例，然后关闭视频看看能否自己写出来。
3.3 对自己的方向很了解，我只能带你到这里了
我的专长是操作系统，是快速地带领大家掌握一些项目开发的基础知识。
如果你决定深入研究某方面时，我并不能带你多久。你要去看源码，去看这方面的专业书籍。
比如想深入钻研内核的内存管理时，它有页表映射(你需要阅读ARM架构的手册)、SLAB分配器、vmalloc/malloc实现、mmap实现、缺页中断、父进程子进程之间的页面管理等等，内容非常多。有时候连书籍都没有，你需要直接啃代码。
当你想从事某个行业时，就需要深入研究行业相关的知识。
比如CAN总线，它可以写成一本书：CAN协议、CAN报文、Socket CAN、车身网络拓扑结构，CAN应用报文，CAN网络管理报文，CAN诊断报文。
想做物联网网关，需要深入研究MQTT，MQTT协议相对简单，但是MQTT英文原版协议有130多页，中文版有近100页，是一本小书了。
每个行业都有自己的业务逻辑，在掌握基本的编程能力之一，你需要结合具体的业务去深入学习。
LINUX memset数组清零问题
blockmap是指针， 不能清零
为什或大么用vmalloc， 用kmalloc比较好，而且新的内核有kzalloc来改团陵实现分配和清核戚理的操作
顶一下顶一下顶一下顶一下顶一下顶一下
关于linux vmalloc的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
