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Linux内存线性地址空间布局解析

时间:10-04-17 栏目:系统技术篇 作者:鲁智森也有文化 评论:0 点击: 1,829 次

 

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01两项外全部为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PAGE_OFFSET开始16M线性地址空间对应的16M物理地址空间是DMA区,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_OFFSETX86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,在内存比较大的系统上,vmalloc()使用从VMALLOC_STARTVMALLOC_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_BASEFIXADDR_START用来由kmap()函数来建立永久映射高端内存;第二部分,从FIXADDR_STARTFIXADDR_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16M896M的原因。

声明: 本文由( 鲁智森也有文化 )原创编译,转载请保留链接: Linux内存线性地址空间布局解析

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