Linux 3/1虚拟地址分割

Question

当涉及到需要highmem处理1GB以上的RAM时，我遗漏了一些东西。有人能指出我哪里出了问题吗？谢谢!

据我所知：

进程的虚拟内存(高内存区域)的

• 1GB保留给内核操作。用户空间可以使用剩余的3GB。
• 虚拟机的虚拟内存特性将(连续的)虚拟内存页映射到物理页。

我不知道的是：

• 什么操作使用内核虚拟内存？我想像kmalloc(.)在内核空间中将使用内核虚拟内存。
• I认为在这种方案下可以使用4GB内存。我不明白为什么内核1GB的虚拟空间是寻址物理空间时的限制因素。这就是我的理解崩溃的地方。请告诉我，

我一直在读这篇文章(http://kerneltrap.org/node/2450)，这很棒。但这并不是我喜欢的问题。

Answer 1

内核虚拟空间之所以成为可使用物理内存的限制因素，是因为内核需要访问所有物理内存，并且访问物理内存的方式是通过内核虚拟地址。内核不使用允许直接访问物理内存位置的特殊指令-它必须为它想要交谈的任何物理范围设置页表条目。

在“旧样式”方案中，内核设置了每个进程的页表，以便每个进程的页表直接将虚拟地址从0xC0000000映射到0xFFFFFFFF，将物理地址从0x00000000映射到0x3FFFFFFF (这些页面被标记为只能在环形0内核模式下访问)。这些是“内核虚拟地址”。在这种方案下，内核可以直接读写任何物理内存位置，而无需修改MMU来更改映射。

在HIGHMEM方案下，从内核虚拟地址到物理地址的映射不是固定的-物理内存的一部分被映射到内核虚拟地址空间中，因为内核需要访问该内存。这允许使用更多的物理内存，但代价是必须不断地更改虚拟到物理的映射，这是一个非常昂贵的操作。

Answer 2

在每个进程中将1GB映射到内核允许进程切换到内核模式，而无需执行上下文切换。然后，可以在调用进程的地址空间中适当地处理对系统调用(如read()、mmap()和其他调用)的响应。

如果没有在每个进程中为内核预留空间，那么在执行用户空间代码之间切换到“内核模式”将更加昂贵，并且无法通过硬件MMU (内存管理单元)对正在服务的系统调用使用虚拟地址映射。

运行大于1GB物理内存的32位内核的系统能够在ZONE_HIGHMEM中分配物理内存位置(大致高于1GB标记)，这可能要求内核跳过圈，以便某些操作与它们交互。PAE (物理地址扩展)的添加扩展了这个问题，允许最多64 1GB的物理内存，降低1GB物理地址内存中的内存与ZONE_HIGHMEM中分配的区域的比率。

Answer 3

例如，

1. 系统调用使用内核空间。
2. 您可以拥有64 4gb的物理内存，但是在32位平台上，由于32位虚拟地址，处理器只能访问4GB。实际上，您可以拥有1GB的RAM和3GB的交换空间，虚拟寻址将使它看起来像4GB。在64位平台上，虚拟寻址实际上是无限的。