1. kmalloc和vmalloc对比
以ARM64为例，不考虑高端内存。
1.1. 实现原理
kmalloc和vmalloc底层函数都是__alloc_pages。
kmalloc会根据申请大小是否大于KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE来决定使用slab还是__alloc_pages，而slab最终也是调用__alloc_pages。
1.2. 初始化
默认情况下，kmalloc和vmalloc都不会对申请的内存做初始。
可以通过kzalloc或vzalloc申请内存并初始化为0。
1.3. 对齐
kmalloc按块分配，通常为2^n对齐，每次分配的大小也是2^n。根据实现，可能也支持96或者192字节。
vmalloc按页面大小对齐，分配大小为PAGE_SIZE的整数倍。
1.4. 分配大小
kmalloc分配大小与实现有关，常见最小值为32、64或128字节。最大值为伙伴系统所管理的最大内存块大小，通常为1024个页面，以PAGE_SIZE等于4k为例，最大值也就是4M。
vmalloc可以分配的可以分配G级甚至T级的内存区域。以ARM64为例，vmalloc区域超过100T。
1.5. 地址空间
kmalloc返回地址在线性映射区域，物理地址连续。
vmalloc返回地址在[VMALLOC_START, VMALLOC_END]。
vmalloc是通过将一个多个页面映射到一个连续的虚拟地址空间实现的，物理地址可能不连续。
被vmalloc分配的物理页面，至少映射两次，一次被映射到线性映射区域，另一部分被映射到vmalloc区域。
1.5.1. 验证代码示例
1size = 4096;
2data = vmalloc(size * 4);
3pr_debug("vmalloc: %px\n", data);
4
5data = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
6pr_debug("kzalloc: %px\n", data);
7
8vmalloc: ffff800081f02000
9kzalloc: ffff00000334a000
1.6. 虚拟地址和物理地址转换
kmalloc返回的地址位于线性映射区域，可以使用__pa和__va直接进行转换。
vmalloc返回的地址位于vmalloc区域，不能进行直接转换。
对于vmalloc虚拟地址转物理地址，可以采用手动解析页表，或者如下方式。
1.6.1. vmalloc/ioremap虚拟地址转物理地址
vaddr是vmalloc返回的地址区间内的地址。
由于物理地址不一定连续，使用get_phy_addr对vaddr和vaddr + PAGE_SIZE转换得到的地址差值不一定为PAGE_SIZE。
1unsigned long get_phy_addr(const void *vaddr)
2{
3 unsigned long paddr;
4
5 paddr = (unsigned long)__pfn_to_phys(vmalloc_to_pfn(vaddr));
6 paddr += (unsigned long)vaddr & (PAGE_SIZE - 1);
7
8 return paddr;
9}
1.7. 使用
kmalloc支持传入flags，以适应不同的场景，如在中断上下文或不可睡眠的情况下使用GFP_ATOMIC。
vmalloc仅支持size，分配过程可能导致睡眠，不能在中断上下文使用。
但是vfree可以在中断上下文使用，此时会使用vfree_atomic唤醒wq来释放内存。
1.8. 性能和开销
kmalloc分配速度相对较快，kmalloc在分配小内存时，使用了slab来进行分配。即使是分配大内存，__alloc_pages进行分配后，也就可以直接使用了。
vmalloc分配和释放内存的速度相对较慢。vmalloc需要在虚拟地址空间中找到足够大的连续区域，也需要调用kmalloc或vmalloc来申请额外的数据来管理分散的页面。在使用__alloc_pages分配后，还需要将页面映射到虚拟地址空间。
