Linux核心–核心地址空間分布和進程地址空間

核心地址空間分布

直接映射區：線性空間中從3G開始最大896M的區間，為直接記憶體映射區，該地區的線性地址和物理地址存線上性轉換關係：線性地址=3G+物理地址。

動態記憶體映射區:該地區由核心功能vmalloc來分配，特點是：線性空間連續，但是對應的物理空間不一定連續。vmalloc分配的線性地址所對應的物理頁可能處於低端記憶體，也可能處於高端記憶體。

永久記憶體映射區：該地區可訪問高端記憶體。存取方法是使用alloc_page(_GFP_HIGHMEM)分配高端記憶體頁或者使用kmap函數將分配到的高端記憶體映射到該地區。

固定映射區：該地區和4G的頂端只有4k的隔離帶，其每個地址項都服務於特定的用途，如ACPI_BASE等。

進程的地址空間

    linux採用虛擬記憶體管理技術，每一個進程都有一個3G大小的獨立的進程地址空間，這個地址空間就是使用者空間。每個進程的使用者空間都是完全獨立、互補相干的。進程訪問核心空間的方式：系統調用和中斷。
    建立進程等進程相關操作都需要分配記憶體給進程。這時進程申請和獲得的不是物理地址，僅僅是虛擬位址。
實際的實體記憶體只有當進程真的去訪問新擷取的虛擬位址時，才會由“請頁機制”產生“缺頁”異常，從而進入分配實際葉框的程式。該異常是虛擬記憶體機制賴以存在的基本保證---它會告訴核心去為進程分配物理頁，並建立對應的頁表，這之後虛擬位址才實實在在的映射到了物理地址上。

 

vmalloc和kmalloc區別
1，kmalloc對應於kfree，分配的記憶體處於3GB～high_memory之間，這段核心空間與實體記憶體的映射一一對應，可以分配連續的實體記憶體；
vmalloc對應於vfree，分配的記憶體在VMALLOC_START～4GB之間，分配連續的虛擬記憶體，但是物理上不一定連續。

2，vmalloc() 分配的物理地址無需連續，而kmalloc() 確保頁在物理上是連續的
3，kmalloc分配記憶體是基於slab，因此slab的一些特性包括著色，對齊等都具備，效能較好。物理地址和邏輯地址都是連續的。
4，最主要的區別是分配大小的問題，比如你需要28個位元組，那一定用KMALLOC，如果用VMALLOC，分配不多次機器就罷工了。
    儘管僅僅在某些情況下才需要物理上連續的記憶體塊，但是，很多核心代碼都調用kmalloc()，而不是用vmalloc()獲得記憶體。這主要是出於效能的考慮。vmalloc()函數為了把物理上不連續的頁面轉換為虛擬位址空間上連續的頁，必須專門建立頁表項。還有，通過 vmalloc()獲得的頁必須一個一個的進行映射（因為它們物理上不是連續的），這就會導致比直接記憶體映射大得多的緩衝區重新整理。因為這些原因，vmalloc()僅在絕對必要時才會使用——典型的就是為了獲得大塊記憶體時，例如，當模組被動態插入到核心中時，就把模組裝載到由vmalloc()分配的記憶體上。