6.内核地址空间的划分

paging_init负责建立只能用于内核的页表，用户空间无法访问。

在IA-32系统上内核通常将总的4 GiB可用虚拟地址空间按3 : 1的比例划分。低端3 GiB用于用户状态应用程序，而高端的1GiB则专用于内核。

 地址空间的划分

 

 

地址空间的第一段用于将系统的所有物理内存页映射到内核的虚拟地址空间中。由于内核地址空间从偏移量0xC0000000开始，即经常提到的3 GiB，每个虚拟地址x都对应于物理地址x—0xC0000000，

因此这是一个简单的线性平移。

 

按图3-15所示，直接映射区域从0xC0000000到high_memory地址，high_memory准确的数值稍后讨论。第1章提到过，这种方案有一问题。由于内核的虚拟地址空间只有1 GiB，最多只能映射1 GiB

物理内存。IA-32系统（没有PAE）最大的内存配置可以达到4 GiB，引出的一个问题是，如何处理剩下的内存？

 

这里有个坏消息。如果物理内存超过896 MiB，则内核无法直接映射全部物理内存。该值甚至比此前提到的最大限制1 GiB还小，因为内核必须保留地址空间最后的128 MiB用于其他目的，将这128 MiB加上直接映射的896 MiB内存，则得到内核虚拟地址空间的总数为1 024 MiB = 1GiB。内核使用两个经常使用的缩写normal和highmem，来区分是否可以直接映射的页帧。

 

内核地址空间的最后128 MiB用于何种用途呢？如图3-15所示，该部分有3个用途。(注意以下三部分都属于高端内存区域)

(1) 虚拟内存中连续、但物理内存中不连续的内存区，可以在vmalloc区域分配。该机制通常用于用户过程，内核自身会试图尽力避免非连续的物理地址。内核通常会成功，因为大部分大的内存块都在启动时分配给内核，那时内存的碎片尚不严重。但在已经运行了很长时间的系统上，在内核需要物理内存时，就可能出现可用空间不连续的情况。此类情况，主要出现在动态加载模块时。

(2) 持久映射用于将高端内存域中的非持久页映射到内核中。

(3) 固定映射是与物理地址空间中的固定页关联的虚拟地址空间项，但具体关联的页帧可以自由选择。它与通过固定公式与物理内存关联的直接映射页相反，虚拟固定映射地址与物理内存位置之间的关联可以自行定义，关联建立后内核总是会注意到的。详情请见  高端内存划分

 

vmalloc区域在何处结束取决于是否启用了高端内存支持。如果没有启用，那么就不需要持久映射区域，因为整个物理内存都可以直接映射。