Linux内存线性地址空间布局解析---的一些疑惑，大家帮忙解释解释

[unbutun]

Linux内存线性地址空间大小为4GB，分为2个部分：用户空间部分（通常是3G）和内核空间部分（通常是1G）。在此我们主要关注内核地址空间部分。

内核通过内核页全局目录来管理所有的物理内存，由于线性地址前3G空间为用户使用，内核页全局目录前768项（刚好3G）除0、1两项外全部为0，后256项（1G）用来管理所有的物理内存。内核页全局目录在编译时静态地定义为swapper_pg_dir数组，该数组从物理内存地址0x101000处开始存放。

由图可见，内核线性地址空间部分从PAGE_OFFSET（通常定义为3G）开始，为了将内核装入内存，从PAGE_OFFSET开始8M线性地址用来映射内核所在的物理内存地址；接下来是mem_map数组，mem_map的起始线性地址与体系结构相关，比如对于UMA结构，由于从PAGE_OFFSET开始16M线性地址空间对应的16M物理地址空间是DMA区，

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问题1、既然PAGE_OFFSET+8M开始的地方已经放了内核的image了，那PAGE_OFFSET+16M怎么又对应16M物理内存空间了，用于DMA了？
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mem_map数组通常开始于PAGE_OFFSET+16M的线性地址；从PAGE_OFFSET开始到VMALLOC_START – VMALLOC_OFFSET的线性地址空间直接映射到物理内存空间（一一对应影射，物理地址<==>线性地址-PAGE_OFFSET），这段区域的大小和机器实际拥有的物理内存大小有关，这儿VMALLOC_OFFSET在X86上为8M，主要用来防止越界错误；在内存比较小的系统上，余下的线性地址空间（还要再减去空白区即VMALLOC_OFFSET）被vmalloc()函数用来把不连续的物理地址空间映射到连续的线性地址空间上，
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问题2、这块前面(一一对应影射，物理地址<==>线性地址-PAGE_OFFSET)把物理内存都映射到了PAGE_OFFSET开始到VMALLOC_START – VMALLOC_OFFSET的线性地址空间，那后面（被vmalloc()函数用来把不连续的物理地址空间映射到连续的线性地址空间上）是在做什么，前面已经映射了一次，后面还映射一次不是重复了吗，为什么前面要映射所有的物理内存，那我直接访问前面和访问后面是不是一样的，主要是不明白为什么要这样做，总感觉这有点模糊？
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在内存比较大的系统上，vmalloc()使用从VMALLOC_START到VMALLOC_END（也即PKMAP_BASE减去2页的空白页大小PAGE_SIZE）的线性地址空间，此时余下的线性地址空间（还要再减去2页的空白区即VMALLOC_OFFSET）又可以分成2部分：第一部分从PKMAP_BASE到FIXADDR_START用来由kmap()函数来建立永久映射高端内存；第二部分，从FIXADDR_START到FIXADDR_TOP，这是一个固定大小的临时映射线性地址空间，（引用：Fixed virtual addresses are needed for subsystems that need to know the virtual address at compile time such as the APIC），在X86体系结构上，FIXADDR_TOP被静态定义为0xFFFFE000,此时这个固定大小空间结束于整个线性地址空间最后4K前面，该固定大小空间大小是在编译时计算出来并存储在__FIXADDR_SIZE变量中。

正是由于vmalloc()使用区、kmap()使用区及固定大小区（kmap_atomic()使用区）的存在才使ZONE_NORMAL区大小受到限制，由于内核在运行时需要这些函数，因此在线性地址空间中至少要VMALLOC_RESERVE大小的空间。VMALLOC_RESERVE的大小与体系结构相关，在X86上，VMALLOC_RESERVE定义为128M，这就是为什么ZONE_NORMAL大小通常是16M到896M的原因





问题3、这里VMALLOC_START 是固定的大小还是，会变？就是编译时就定死了，还是根据物理内存啥的算出来的？


问题4、这么映射物理内存，那么物理内存是4G，或者大于4G怎么办？

[unbutun]

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[充电宝111]

1,跟体系结构有关，ARM的kernel地址是C0008000,X86的是C0100000,
从PAGE_OFFSET开始8M线性地址用来映射内核所在的物理内存地址???

2.vmalloc有它自己的用处，可以分配连续的线性地址，这是很有用的，因为内核有时候是没有那么大块连续的物理内存，前面的应该都是连续的物理内存。

3.VMALLOC_START可以改。

4.如果物理内存RAM大于4GB，则选用CONFIG_X86_PAE（启用PAE模式）来进行访问。