linux 内存相关操作函数
linux 系统内存相关指令
在Linux系统中，有一些常用的命令可以用来查看和管理内存。
以下是一些常见的Linux内存相关指令：
1. free：显示系统内存使用情况和交换空间使用情况。
示例：`free -h`
2. top：实时显示系统进程和内存使用情况。
示例：`top`
3. vmstat：显示系统虚拟内存统计信息，包括内存使用情况、I/O等。
示例：`vmstat`
4. ps：显示系统进程状态，包括进程的内存使用情况。
示例：`ps aux`
5. pmap：显示进程的内存映射情况。
示例：`pmap <pid>`
6. smem：综合显示系统内存使用情况，包括物理内存、共享内存、缓存等。
示例：`smem -r`
7. sar：系统活动报告，包括CPU、内存、磁盘等性能信息。
示例：`sar -r`
8. top命令中按下"Shift+m"：按内存使用量排序显示进程列表。
示例：启动top命令后，按下Shift键再按m键。
这些命令可以帮助您了解系统当前的内存使用情况和进程的内存占用情况。
请注意，具体命令的参数和输出可能会因不同的Linux发行版和版本而有所不同。
您可以通过查阅相关文档或使用命令的帮助选项来获取更多详细信息。
linux操作系统下fork函数理解
linux操作系统下fork函数理解在Linux操作系统中，fork函数是一个非常重要的系统调用，它用于创建一个新的进程。
本文将详细解释fork函数的作用、用法和实现原理，并介绍如何利用fork函数实现进程间通信以及避免一些常见的问题。
一、fork函数的作用和用法在Linux系统中，fork函数用于创建一个新的进程，该进程是调用fork函数的进程的一个副本。
具体而言，fork函数会创建一个新的进程，称为子进程，而调用fork函数的进程被称为父进程。
子进程从fork函数返回的地方开始执行，而父进程则继续执行fork函数之后的代码。
简单来说，fork函数的作用就是将一个进程复制成两个几乎完全相同的进程，但它们具有不同的进程ID（PID）。
fork函数的用法非常简单，只需要在程序中调用fork()即可。
具体代码如下所示：```c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid == 0) {// 子进程代码} else if (pid > 0) {// 父进程代码} else {// fork失败的处理代码}return 0;}```在上述代码中，首先使用pid_t类型的变量pid存储fork函数的返回值。
如果pid等于0，则表示当前执行的是子进程的代码；如果pid大于0，则表示当前执行的是父进程的代码；如果pid小于0，则表示fork函数调用失败。
二、fork函数的实现原理在Linux系统中，fork函数的实现是通过复制父进程的内存空间来创建子进程的。
具体来说，fork函数会创建一个新的进程控制块（PCB），并将父进程的PCB全部复制到子进程的PCB中，包括代码段、数据段、堆栈等。
由于子进程是父进程的一个副本，所以它们的代码和数据是完全相同的。
linux下的内存映射函数mmap详解及示例代码
linux下的内存映射函数mmap详解及示例代码mmap()是一个在Linux 和其他UNIX-like 操作系统中使用的系统调用，用于创建一个到文件或其他对象的映射。
它将一个文件或其他对象映射进内存，文件或对象的内容可以像内存一样被访问。
以下是mmap()函数的基本语法：c#include<sys/mman.h>void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);参数说明：•start：映射的起始地址。
通常设置为NULL，表示让系统自动选择一个合适的地址。
•length：映射的长度，即要映射的字节数。
•prot：映射的保护方式。
可以是以下几种方式的组合：PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_EXEC。
如果需要读写映射区域，应该同时设置PROT_READ和PROT_WRITE。
•flags：映射的标志。
可以是以下几种方式的组合：MAP_SHARED、MAP_PRIVATE、MAP_ANONYMOUS等。
•fd：要映射的文件描述符。
如果为-1，并且flags中包含MAP_ANONYMOUS，则不映射文件，而是创建一个匿名映射。
•offset：从文件中开始映射的偏移量。
返回值：•如果映射成功，返回一个指向映射区域的指针。
•如果映射失败，返回MAP_FAILED（通常为-1）。
下面是一个简单的使用mmap()的示例代码：c#include<stdio.h>#include<sys/mman.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<string.h>int main() {const char *filename = "test.txt";const char *content = "Hello, world!";size_t length = strlen(content) + 1; // 包括结尾的 '\0'int fd = open(filename, O_RDWR | O_CREAT, 0644); // 创建或打开文件，权限设置为 0644ftruncate(fd, length); // 设置文件大小为 length 字节write(fd, content, length); // 将 content 写入文件lseek(fd, 0, SEEK_SET); // 将文件指针重置到文件开头char *map = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); // 映射整个文件到内存中，可读写if (map == MAP_FAILED) { // 检查映射是否成功perror("mmap");return1;}printf("Content of the file: %s\n", map); // 输出映射区域的内容，即文件的内容munmap(map, length); // 解除映射，将内存归还给系统close(fd); // 关闭文件描述符return0;}这个示例代码创建或打开一个文件，将一个字符串写入文件，然后将整个文件映射到内存中，并输出内存中的内容。
linux核心函数
linux核心函数Linux 内核是操作系统的核心部分，它提供了操作系统的核心功能，包括进程管理、内存管理、文件系统等。
Linux 内核的源代码中包含了大量的函数，用于实现各种操作系统的功能。
以下是一些Linux 内核中常见的核心函数，它们扮演着关键的角色：1.进程管理函数：–fork()：创建一个新的进程。
–exec()：在当前进程中执行一个新的程序。
–wait()：等待子进程结束。
–exit()：终止当前进程。
2.调度和任务管理函数：–schedule()：进行进程调度。
–yield()：主动让出CPU，将当前进程移动到就绪队列的末尾。
–wake_up_process()：唤醒一个等待中的进程。
3.内存管理函数：–kmalloc()：在内核中分配内存。
–kfree()：释放内核中的内存。
–vmalloc()：在虚拟地址空间中分配内存。
4.文件系统函数：–open()：打开一个文件。
–read()：从文件中读取数据。
–write()：向文件中写入数据。
–close()：关闭文件。
5.设备驱动函数：–register_chrdev()：注册字符设备。
–unregister_chrdev()：注销字符设备。
–request_irq()：注册中断处理函数。
6.网络函数：–socket()：创建套接字。
–bind()：将套接字与地址绑定。
–listen()：侦听传入连接请求。
–accept()：接受传入的连接请求。
7.定时器和时钟函数：–timer_create()：创建一个定时器。
–timer_settime()：设置定时器的时间。
–gettimeofday()：获取当前时间。
8.同步和互斥函数：–spin_lock()：获取自旋锁。
–spin_unlock()：释放自旋锁。
–mutex_lock()：获取互斥锁。
–mutex_unlock()：释放互斥锁。
这些函数仅仅是Linux 内核中众多函数的一小部分，Linux 内核的源代码非常庞大而复杂，包含了各种各样的功能和模块。
iowrite32 函数
iowrite32 函数iowrite32函数是Linux内核提供的一个函数，可以用于在内存中写入一个32位整型数据，该函数被广泛应用于硬件设备与内核之间的数据交互。
在本文中，我们将会介绍iowrite32函数及其使用步骤。
1. 前置知识在学习iowrite32函数之前，我们需要了解一些相关的知识点。
首先是Linux内核的I/O内存映射机制，这是一种将I/O设备与内存空间映射在一起的技术，可以使得I/O设备的寄存器被当作内存地址进行访问。
其次是32位整型数据类型及其在内存中的存储方式，如何将一个32位整型数据写入内存中。
2. iowrite32函数的定义iowrite32函数定义在Linux内核的io.h文件中，其函数原型如下：```void iowrite32(u32 val, void __iomem *addr);```iowrite32函数接收两个参数，第一个参数是要写入内存中的32位整型数据，第二个参数是数据要写入的内存地址。
iowrite32函数会自动执行字节对齐操作，并将数据写入内存中。
3. iowrite32函数的使用在使用iowrite32函数时，我们首先需要找到设备的内存地址，可以通过查找设备手册或者Linux内核驱动程序的源代码来获得。
设备的内存地址也可以通过/dev/mem文件进行访问，但是需要特权用户权限才能够访问。
下面是iowrite32函数的一个示例代码：```#include <linux/io.h>void *addr = (void *)0x00000000; // 设备内存地址u32 data = 0x12345678; // 要写入的数据iowrite32(data, addr); // 使用iowrite32函数写入数据```在上面的代码中，我们首先声明了设备的内存地址和要写入的数据，在调用iowrite32函数时，将数据和地址作为参数传入即可。
linux系统函数
linux系统函数Linux系统函数是在Linux操作系统中使用的函数库。
这些函数提供了许多常用的功能，如文件操作、进程管理、网络通信等等。
本文将介绍一些常用的Linux系统函数及其用法。
一、文件操作函数1. fopenfopen函数用于打开文件。
它的原型如下：FILE *fopen(const char *path, const char *mode);其中，path是文件路径，mode是打开文件的模式。
mode可以是以下之一：- 'r'：只读模式，打开文件用于读取。
- 'w'：写模式，打开文件用于写入。
如果文件不存在，则创建一个新文件；如果文件已存在，则清空文件内容。
- 'a'：追加模式，打开文件用于写入。
如果文件不存在，则创建一个新文件；如果文件已存在，则在文件末尾追加内容。
- 'r+'：读写模式，打开文件用于读取和写入。
- 'w+'：读写模式，打开文件用于读取和写入。
如果文件不存在，则创建一个新文件；如果文件已存在，则清空文件内容。
- 'a+'：读写模式，打开文件用于读取和写入。
如果文件不存在，则创建一个新文件；如果文件已存在，则在文件末尾追加内容。
fopen函数返回一个指向文件的指针。
如果打开文件失败，则返回NULL。
fclose函数用于关闭文件。
它的原型如下：int fclose(FILE *stream);其中，stream是指向要关闭的文件的指针。
如果关闭文件成功，则返回0；否则返回EOF。
3. freadfread函数用于从文件中读取数据。
它的原型如下：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);其中，ptr是一个指向要读取数据的缓冲区的指针；size是每个数据项的大小；count是要读取的数据项数；stream是指向要读取的文件的指针。
linux system系列函数
linux system系列函数Linux（GNU/Linux）是一种开源的操作系统，它有许多常用的系统函数，用于操作文件、进程、网络等。
下面将介绍一些常用的Linux 系统函数。
1.文件操作函数：- open()：用于打开一个文件，可以指定文件名、打开模式等参数。
- close()：关闭一个已打开的文件。
- read()：从文件中读取数据。
- write()：向文件中写入数据。
- lseek()：移动文件指针的位置。
- stat()：获取文件的状态信息。
- mkdir()：创建一个新的目录。
- rmdir()：删除一个空的目录。
- unlink()：删除一个文件。
- rename()：重命名一个文件。
2.进程操作函数：- fork()：创建一个新的进程。
- exec()：执行一个新的程序。
- wait()：等待子进程结束。
- exit()：终止当前进程。
- getpid()：获取当前进程的ID。
- kill()：向指定进程发送信号。
- nice()：调整当前进程的优先级。
- signal()：设置信号处理器。
3.网络操作函数：- socket()：创建一个网络套接字。
- bind()：将套接字与特定的IP地址和端口绑定。
- listen()：开始监听指定套接字上的连接请求。
- accept()：接受一个到来的连接请求。
- connect()：发起一个连接请求。
- read()：从套接字中读取数据。
- write()：向套接字中写入数据。
- close()：关闭一个已经打开的套接字。
4.线程操作函数：- pthread_create()：创建一个新的线程。
- pthread_join()：等待指定的线程结束。
- pthread_detach()：将一个线程设置为分离状态。
- pthread_exit()：终止当前线程。
- pthread_mutex_lock()：加锁一个互斥量。
- pthread_mutex_unlock()：解锁一个互斥量。
linux常用c函数
以下是Linux系统下常用的C函数：
printf() -输出函数，常用于打印文本和变量值。
scanf() -输入函数，用于从键盘读取输入数据。
malloc() -内存分配函数，用于在堆上分配指定大小的内存空间。
free() -内存释放函数，用于释放先前分配的内存空间。
strcpy() -字符串复制函数，用于将一个字符串复制到另一个字符串中。
strlen() -字符串长度函数，用于计算一个字符串的长度。
strcmp() -字符串比较函数，用于比较两个字符串是否相等。
memset() -内存设置函数，用于将指定内存区域设置为指定的值。
memcpy() -内存复制函数，用于将一个内存区域的内容复制到另一个内存区域中。
fopen() -文件打开函数，用于打开一个文件以进行读写操作。
fclose() -文件关闭函数，用于关闭先前打开的文件。
fgets() -从文件中读取一行数据的函数。
fputs() -将一行数据写入文件的函数。
fprintf() -格式化输出到文件的函数，类似于printf()。
fscanf() -格式化输入从文件中读取数据的函数，类似于scanf()。
linux 内存值 比较函数
在Linux中，可以使用`free`命令查看系统的内存使用情况。
如果你想编写一个脚本来比较内存值，可以使用以下几个选项：1. Bash脚本和`awk`命令：你可以编写一个Bash脚本，使用`free`命令获取内存信息，并通过`awk`命令提取需要的数值进行比较。
```bash#!/bin/bash# 获取内存信息mem_info=$(free | awk 'NR==2{print $3,$4}')# 分隔数值used_mem=$(echo $mem_info | awk '{print $1}')free_mem=$(echo $mem_info | awk '{print $2}')# 比较内存值if [ $used_mem -gt 1000000 ]; thenecho "内存使用超过1GB"elseecho "内存使用正常"fi```2. 使用`grep`和`awk`命令：另一种方法是使用`grep`命令过滤`free`命令的输出，并结合`awk`命令进行数值提取和比较。
```bash#!/bin/bash# 获取内存信息并比较if free -h | grep -i '^mem' | awk '{print $3}' | grep -q 'G'; thenused_mem=$(free -h | grep -i '^mem' | awk '{print $3}' | tr -d 'G')elseused_mem=$(free -h | grep -i '^mem' | awk '{print $3}' | tr -d 'M')fiif [ $used_mem -gt 1 ]; thenecho "内存使用超过1GB"elseecho "内存使用正常"fi```这些脚本可以帮助你比较Linux系统的内存使用情况。
linux kerne malloc实现原理
linux kerne malloc实现原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：Linux内核中的malloc实现原理是指Linux内核中用来分配内存空间的一种机制。
在Linux内核中，malloc的实现是通过内存分配器来完成的。
内存分配器是一个负责管理内存分配和释放的软件模块，通过调用内存分配器的接口函数，可以向程序分配内存以供其使用。
Linux内核中的内存分配器有多种实现方式，其中最常用的是slab 分配器和buddy系统。
这两种内存分配器分别适用于不同的场景，slab分配器主要用于小块内存的分配，而buddy系统则适用于大块内存的分配。
在实际使用中，malloc函数是用户空间程序调用的接口函数，其内部会根据一系列算法和数据结构来选择合适的内存分配器进行内存分配。
下面我们将详细介绍Linux内核中malloc的实现原理。
我们来看一下slab分配器的实现原理。
slab分配器是Linux内核中最基础的内存分配器，主要用于管理小块内存的分配。
slab分配器将内存划分为一系列的slab，每个slab包含一定数量的同样大小的内存块。
当程序请求分配内存时，slab分配器会从slab中选择一个空闲块分配给程序，并将该块从空闲块列表中移除。
slab分配器的实现原理是通过一系列的数据结构来管理slab和内存块的分配。
其中最重要的数据结构是slab描述符和slab页。
slab描述符是一个包含了slab地址、块大小和状态等信息的数据结构，用来描述一个slab的信息。
而slab页是一个记录了slab中每个内存块使用情况的数据结构，用来管理slab中内存块的分配和释放。
slab分配器还通过一系列的算法来实现内存的分配和回收。
当程序请求分配内存时，slab分配器会首先查找到一个合适的slab页，然后在该页中寻找一个空闲块分配给程序。
而当程序释放内存时，slab 分配器会将该内存块重新添加到空闲块列表中，以备下次分配时使用。
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Linux内核中内存相关的操作函数1、kmalloc()/kfree()static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)内核空间申请指定大小的内存区域，返回内核空间虚拟地址。
在函数实现中，如果申请的内存空间较大的话，会从buddy系统申请若干内存页面，如果申请的内存空间大小较小的话，会从slab系统中申请内存空间。
gfp_t flags 的选项较多。
参考内核文件gfp.h.在函数kmalloc()实现中，如果申请的空间较小，会根据申请空间的大小从slab中获取;如果申请的空间较大，如超过一个页面，会直接从buddy系统中获取。
2、vmalloc()/vfree()void *vmalloc(unsigned long size)函数作用：从高端(如果存在，优先从高端)申请内存页面，并把申请的内存页面映射到内核的动态映射空间。
vmalloc()函数的功能和alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap() 的功能相似，只所以说是相似而不是相同，原因在于用vmalloc()申请的物理内存页面映射到内核的动态映射区(见下图)，并且，用vmalloc()申请的页面的物理地址可能是不连续的。
而alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap()申请的页面的物理地址是连续的，被映射到内核的KMAP区。
vmalloc分配的地址则限于vmalloc_start与vmalloc_end之间。
每一块vmalloc分配的内核虚拟内存都对应一个vm_struct结构体(可别和vm_area_struct搞混，那可是进程虚拟内存区域的结构)，不同的内核虚拟地址被4k大小的空闲区间隔，以防止越界--见下图)。
与进程虚拟地址的特性一样，这些虚拟地址与物理内存没有简单的位移关系，必须通过内核页表才可转换为物理地址或物理页。
它们有可能尚未被映射，在发生缺页时才真正分配物理页面。
如果内存紧张，连续区域无法满足，调用vmalloc分配是必须的，因为它可以将物理不连续的空间组合后分配，所以更能满足分配要求。
vmalloc可以映射高端页框，也可以映射底端页框。
vmalloc的作用只是为了提供逻辑上连续的地址…注意：在申请页面时，如果注明_GFP_HIGHMEM,即从高端申请。
则实际是优先从高端内存申请，顺序为(分配顺序是HIGH, NORMAL, DMA )。
3、alloc_pages()/free_pages()内核空间申请指定个数的内存页，内存页数必须是2^order个页。
alloc_pages(gfp_mask, order) 中，gfp_mask 是flag标志，其中可以为_ _GFP_DMA、_GFP_HIGHMEM 分别对应DMA和高端内存。
注：该函数基于buddy系统申请内存，申请的内存空间大小为2^order个内存页面。
参见《linux内核之内存管理。
doc》通过函数alloc_pages()申请的内存，需要使用kmap()函数分配内核的虚拟地址。
4、__get_free_pages()/__free_pages()unsigned long __get_free_pages(gfp_t gfp_mask, unsigned int order)作用相当于alloc_pages(NORMAL)+kmap()，但不能申请高端内存页面。
__get_free_page()只申请一个页面。
5、kmap()/kunmap()返回指定页面对应内核空间的虚拟地址。
#includevoid *kmap(struct page *page);void kunmap(struct page *page);kmap 为系统中的任何页返回一个内核虚拟地址。
对于低端内存页，它只返回页的逻辑地址;对于高端内存页，kmap在"内核永久映射空间"中创建一个特殊的映射。
这样的映射数目是有限，因此最好不要持有过长的时间。
使用kmap 创建的映射应当使用kunmap 来释放;kmap 调用维护一个计数器，因此若2个或多个函数都在同一个页上调用kmap也是允许的。
通常情况下，"内核永久映射空间"是4M 大小，因此仅仅需要一个页表即可，内核通过来pkmap_page_table 寻找这个页表。
注意：不用时及时释放。
kmalloc()和vmalloc()相比，kmalloc()总是从ZONE_NORMAL(下图中的直接映射区)申请内存。
kmalloc()分配的内存空间通常用于linux内核的系统数据结构和链表。
因内核需要经常访问其数据结构和链表，使用固定映射的ZONE_NORMAL空间的内存有利于提高效率。
使用vmalloc()可以申请非连续的物理内存页，并组成虚拟连续内存空间。
vmalloc()优先从高端内存(下图中的动态映射区)申请。
内核在分配那些不经常使用的内存时，都用高端内存空间(如果有)，所谓不经常使用是相对来说的，比如内核的一些数据结构就属于经常使用的，而用户的一些数据就属于不经常使用的。
alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap() 方式申请的内存使用内核永久映射空间(下图中的KMAP区)，空间较小(通常4M线性空间)，不用时需要及时释放。
另外，可以指定alloc_pages()从直接映射区申请内存，需要使用_GFP_NORMAL属性指定。
__get_free_pages()/__free_pages() 不能申请高端内存页面，操作区域和kmalloc()相同(下图中的动态映射区)。
6、virt_to_page()其作用是由内核空间的虚拟地址得到页结构。
见下面的宏定义。
#define virt_to_pfn(kaddr) (__pa(kaddr) 》PAGE_SHIFT)#define pfn_to_virt(pfn) __va((pfn) 《PAGE_SHIFT)#define virt_to_page(addr) pfn_to_page(virt_to_pfn(addr))#define page_to_virt(page) pfn_to_virt(page_to_pfn(page))#define __pfn_to_page(pfn) (mem_map + ((pfn) - ARCH_PFN_OFFSET))#define __page_to_pfn(page) ((unsigned long)((page) - mem_map) + \ARCH_PFN_OFFSET)7、物理地址和虚拟地址之间转换#ifdef CONFIG_BOOKE#define __va(x) ((void *)(unsigned long)((phys_addr_t)(x) + VIRT_PHYS_OFFSET))#define __pa(x) ((unsigned long)(x) - VIRT_PHYS_OFFSET)#else#define __va(x) ((void *)(unsigned long)((phys_addr_t)(x) + PAGE_OFFSET - MEMORY_START))#define __pa(x) ((unsigned long)(x) - PAGE_OFFSET + MEMORY_START)#endif8、ioremap()/iounmap()ioremap()的作用是把device寄存器和内存的物理地址区域映射到内核虚拟区域，返回值为内核的虚拟地址。
注明：在内核中操作内存空间时使用的都是内核虚拟地址，必须把device的空间映射到内核虚拟空间。
#includevoid *ioremap(unsigned long phys_addr, unsigned long size);void *ioremap_nocache(unsigned long phys_addr, unsigned long size); 映射非cache的io 内存区域void iounmap(void * addr);为了增加可移植性，最好使用下面的接口函数读写io内存区域，unsigned int ioread8(void *addr);unsigned int ioread16(void *addr);unsigned int ioread32(void *addr);void iowrite8(u8 value, void *addr);void iowrite16(u16 value, void *addr);void iowrite32(u32 value, void *addr);如果你必须读和写一系列值到一个给定的I/O 内存地址，你可以使用这些函数的重复版本：void ioread8_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);void ioread16_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);void ioread32_rep(void *addr, void *buf, unsigned long count);void iowrite8_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);void iowrite16_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);void iowrite32_rep(void *addr, const void *buf, unsigned long count);这些函数读或写count 值从给定的buf 到给定的addr. 注意count 表达为在被写入的数据大小; ioread32_rep 读取count 32-位值从buf 开始。
9、request_mem_region()本函数的作用是：外设的io端口映射到io memory region中。
在本函数实现中会检查输入到本函数的参数所描述的空间(下面成为本io空间)是否和io memory region中已存在的空间冲突等，并设置本io空间的parent字段等(把本io空间插入到io 空间树种)。
注明：io memory region 空间中是以树形结构组织的，默认的根为iomem_resource描述的io空间，其name为"PCI mem".request_mem_region(start,n,name) 输入的参数依次是设备的物理地址，字节长度，设备名字。