Linux 内存管理 —— 高端内存

文章目录

• ​​0. 参考资料​​
• ​​1.1 进程线性地址空间划分​​
• ​​1.2 x86 体系架构下的两种硬件约束​​
• ​​1.3 应对硬件约束的方法​​

0. 参考资料

1.1 进程线性地址空间划分

在 32 位操作系统中，最大可寻址范围为 4G，这就意味着虚拟地址空间（线性地址空间）有 4G，进程地址划分方式是：0~3G用户空间、3~4G内核空间，用户进程最多只可以访问3G线性地址空间。

1.2 x86 体系架构下的两种硬件约束

1.3 应对硬件约束的方法

将内存区域进行划分，划分为三个管理区间：

区域

ZONE_DMA

低于16MB的内存空间

ZONE_NORMAL

16MB~895MB

ZONE_HIGHMEM

896MB~4G

内核和应用程序在访问内存时，都是操作线性地址，“均需要”借助MMU实现对应物理内存地址的映射。

对于内核来讲，前两个区域直接通过 -3G 的方式实现对应到物理内存地址的目的 —— 毕竟这样最快！（Linux 规定这样的直接映射范围最大为 896MB）。那么 ZONE_HIGHMEM 区域怎么办？ 用户空间怎么进行转换？

针对 ZONE_HIGHMEM 区域还进行了如下划分，划分为了三个区域：

更具体一点，如下图所示，小区域之间有安全区分隔：

• 64位中为什么不存在高端内存？

若机器安装的物理内存超过内核地址空间范围（超过896MB，32位高端内存范围是3G+896MB~4G，64位可支持超过512TB的内核地址空间范围），就会存在高端内存。

• Linux对内存的管理分为三个层次：Node、Zone、Page三个层次

层次

说明

Node（存储节点）

CPU被划分成多个节点，每个节点都有自己的一块内存，可以参考NUMA架构有关节点的介绍

Zone（管理区）

每一个Node（节点）中的内存被划分成多个管理区域（Zone），用于表示不同范围的内存

Page（页面）

每一个管理区又进一步被划分为多个页面，页面是内存管理中最基础的分配单位

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