圖解高端內(nèi)存[zz]

ydzhang 2009-10-10

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高端內(nèi)存是指物理地址大于 896M 的內(nèi)存。

對于這樣的內(nèi)存，無法在“內(nèi)核直接映射空間”進行映射。

為什么？
因為“內(nèi)核直接映射空間”最多只能從 3G 到 4G，只能直接映射 1G 物理內(nèi)存，對于大于 1G 的物理內(nèi)存，無能為力。

實際上，“內(nèi)核直接映射空間”也達不到 1G，還得留點線性空間給“內(nèi)核動態(tài)映射空間” 呢。
因此，Linux 規(guī)定“內(nèi)核直接映射空間” 最多映射 896M 物理內(nèi)存。

對于高端內(nèi)存，可以通過 alloc_page() 或者其它函數(shù)獲得對應的 page，但是要想訪問實際物理內(nèi)存，還得把 page 轉(zhuǎn)為線性地址才行（為什么？想想 MMU 是如何訪問物理內(nèi)存的），也就是說，我們需要為高端內(nèi)存對應的 page 找一個線性空間，這個過程稱為高端內(nèi)存映射。

高端內(nèi)存映射有三種方式：

1、映射到“內(nèi)核動態(tài)映射空間”
這種方式很簡單，因為通過 vmalloc() ，在”內(nèi)核動態(tài)映射空間“申請內(nèi)存的時候，就可能從高端內(nèi)存獲得頁面（參看 vmalloc 的實現(xiàn)），因此說高端內(nèi)存有可能映射到”內(nèi)核動態(tài)映射空間“ 中。

2、永久內(nèi)核映射
如果是通過 alloc_page() 獲得了高端內(nèi)存對應的 page，如何給它找個線性空間？
內(nèi)核專門為此留出一塊線性空間，從 PKMAP_BASE 到 FIXADDR_START ，用于映射高端內(nèi)存。在 2.4 內(nèi)核上，這個地址范圍是 4G-8M 到 4G-4M 之間。這個空間起叫“內(nèi)核永久映射空間”或者“永久內(nèi)核映射空間”

這個空間和其它空間使用同樣的頁目錄表，對于內(nèi)核來說，就是 swapper_pg_dir，對普通進程來說，通過 CR3 寄存器指向。

通常情況下，這個空間是 4M 大小，因此僅僅需要一個頁表即可，內(nèi)核通過來 pkmap_page_table 尋找這個頁表。

通過 kmap()，可以把一個 page 映射到這個空間來

由于這個空間是 4M 大小，最多能同時映射 1024 個 page。因此，對于不使用的的 page，及應該時從這個空間釋放掉（也就是解除映射關(guān)系），通過 kunmap() ，可以把一個 page 對應的線性地址從這個空間釋放出來。

3、臨時映射

內(nèi)核在 FIXADDR_START 到 FIXADDR_TOP 之間保留了一些線性空間用于特殊需求。這個空間稱為“固定映射空間”

在這個空間中，有一部分用于高端內(nèi)存的臨時映射。

這塊空間具有如下特點：

1、每個 CPU 占用一塊空間

2、在每個 CPU 占用的那塊空間中，又分為多個小空間，每個小空間大小是 1 個 page，每個小空間用于一個目的，這些目的定義在 kmap_types.h 中的 km_type 中。

當要進行一次臨時映射的時候，需要指定映射的目的，根據(jù)映射目的，可以找到對應的小空間，然后把這個空間的地址作為映射地址。這意味著一次臨時映射會導致以前的映射被覆蓋。

通過 kmap_atomic() 可實現(xiàn)臨時映射。