linux虚拟地址与物理地址映射的关系
cac55 2025-03-23 17:33 15 浏览 0 评论
在之前的文章中《CPU是如何访问内存的？》，我们知道了CPU是如何访问内存的，本篇文章我们来讲下虚拟地址空间和物理地址空间的映射。
通常32位Linux内核地址空间划分0~3G为用户空间，3~4G为内核空间。注意这里是32位内核地址空间划分，64位内核地址空间划分是不同的。下面以X86为例。
物理地址空间布局
- 物理地址空间的顶部以下一段空间，被PCI设备的I/O内存映射占据，它们的大小和布局由PCI规范所决定。
- 640K~1M这段地址空间被BIOS和VGA适配器所占据。
Linux系统在初始化时，会根据实际的物理内存的大小，为每个物理页面创建一个page对象，所有的page对象构成一个mem_map数组。
进一步，针对不同的用途，Linux内核将所有的物理页面划分到3类内存管理区中，如图，分别为：
- ZONE_DMA：范围是0~16M，该区域的物理页面专门供I/O设备的DMA使用。之所以需要单独管理DMA的物理页面，是因为DMA使用物理地址访问内存，不经过MMU，并且需要连续的缓冲区，所以为了能够提供物理上连续的缓冲区，必须从物理地址空间专门划分一段区域用于DMA。
- ZONE_NORMAL：范围是16M~896M，该区域的物理页面是内核能够直接使用的。
- ZONE_HIGHMEM：围是896M~结束，该区域即为高端内存，内核不能直接使用。
linux虚拟地址内核空间分布
在kernel image下面有16M的内核空间用于DMA操作。位于内核空间高端的128M地址主要由3部分组成，分别为vmalloc area，持久化内核映射区，临时内核映射区。
由于ZONE_NORMAL和内核线性空间存在直接映射关系，所以内核会将频繁使用的数据如kernel代码、GDT、IDT、PGD、mem_map数组等放在ZONE_NORMAL里。而将用户数据、页表(PT)等不常用数据放在ZONE_ HIGHMEM里，只在要访问这些数据时才建立映射关系(kmap())。比如，当内核要访问I/O设备存储空间时，就使用ioremap()将位于物理地址高端的mmio区内存映射到内核空间的vmalloc area中，在使用完之后便断开映射关系。
linux虚拟地址用户空间分布
用户进程的代码区一般从虚拟地址空间的0x08048000开始，这是为了便于检查空指针。代码区之上便是数据区，未初始化数据区，堆区，栈区，以及参数、全局环境变量。
linux虚拟地址与物理地址映射的关系
Linux将4G的线性地址空间分为2部分，0~3G为user space，3G~4G为kernel space。
由于开启了分页机制，内核想要访问物理地址空间的话，必须先建立映射关系，然后通过虚拟地址来访问。为了能够访问所有的物理地址空间，就要将全部物理地址空间映射到1G的内核线性空间中，这显然不可能。于是，内核将0~896M的物理地址空间一对一映射到自己的线性地址空间中，这样它便可以随时访问ZONE_DMA和ZONE_NORMAL里的物理页面；此时内核剩下的128M线性地址空间不足以完全映射所有的ZONE_HIGHMEM，Linux采取了动态映射的方法，即按需的将ZONE_HIGHMEM里的物理页面映射到kernel space的最后128M线性地址空间里，使用完之后释放映射关系，以供其它物理页面映射。虽然这样存在效率的问题，但是内核毕竟可以正常的访问所有的物理地址空间了。
参考
https://www.cnblogs.com/wuchanming/p/4756911.html
相关推荐
- unetbootin中文版:能够将Linux系统装进U盘的U盘启动盘制作工具
-
unetbootin中文版是一款能够将Linux操作系统装进U盘或移动硬盘的U盘启动盘制作工具，制作好的U盘启动盘能够用于电脑的维护和系统还原等操作，使用起来非常地不错。该软件不会基于操作系统使用特定...
- 实用之选，实用之改:DELL 戴尔 灵越14CR-4528B 小改作业
-
昨天发布了一篇三脚架，今天有时间也写写早就准备写的DELL戴尔灵越14CR-4528B作业吧。话说上个笔记本还是2006年底买的华硕A6JE，电脑挺不错的，在家上上网也够用了，就是转轴设计缺陷，容...
- 教你如何制作一个启动U盘，从此电脑不用找专人做系统
-
在电脑使用中，老是遇到卡顿，蓝屏，重启等很多故障，大多都是因为自己日常使用习惯而造成的，很多用户在下载软件的时候不知不觉中都被安装许多乱七八糟的软件，当电脑乱七八糟的东西过多的时候我们就重新来装一个系...
- 8、Deepin操作系统启动盘(系统盘)制作
-
1、在Deepin官网https://www.deepin.org/zh/download/下载原版Deepin操作系统2、同时在Deepin官网https://www.deepin.org/zh/d...
- 电脑死机怎么办，电脑如何使用U盘重装系统
-
电脑死机是我们最常遇到的系统故障,遇到死机时通常重启就可以解决,不过系统损坏引起的死机就只能重装系统,那么电脑死机如何重装系统呢?下面来看看电脑死机怎么办如何使用U盘重装系统_小白一键重装系统官网。 ...
- bootmgr is compressed无法启动系统
-
bootmgriscompressedPressCtrlAltDeltorestart，电脑启动后无法正常开机出现了这样的字样，就是说明你的C盘驱动被压缩解决方法：1、使用系统光盘或者...
- 新手教程!如何分辨BIOS启动列表(菜单)中的各种启动项
-
在BIOS启动菜单中识别各类启动项，是新手安装系统或调整启动顺序的必备技能。下面用最直观的方式，为你梳理常见启动项及其含义，帮助你快速上手：一、传统存储设备启动项1.Floppy（软盘驱动器）对应...
- 带回家的MINI客厅电脑，自学成才，分享U盘装系统教程
-
刚好老家新装修了房子，客厅买了个大电视，本来是想在客厅弄台主机，接电视玩，大屏幕玩的才爽，但是台式机箱太占地方了。网上逛了一圈，发现有专门的客厅电脑，就搞了一个，外形不错，放客厅很有档次，主要是主机太...
- 电脑基础知识:BIOS简介及其与Windows操作系统的关系
-
什么是BIOS？BIOS，全称BasicInputOutputSystem，即“基本输入输出系统”，是一段固化在电脑主板芯片上的底层固件程序。它类似于一款极简化的操作系统，负责电脑开机时的硬件初...
- win 7 系统注册表文件丢失或损坏，求不重做系统的解决办法!
-
粉丝问题解答：win7系统注册表文件丢失或损坏，求不重做系统的解决办法！解决方法：你只需要有启动盘即可，不需要其他的。之所以要求启动盘，是因为下面要对系统文件进行还原覆盖，所以不能用原系统启动。用...
- UEFI怎么装Win7 小编呕血解难点!
-
自从广开言路之后，小编就被你们害苦了，这不，一条评论又让小编彻夜难眠。另外某些小伙伴坐不上沙发后提出要上墙的需求，其实呢只要大家提出的问题具有普遍性、有难度、而且适合小编做微信内容的话，都有机会将你们...
- 固态攻坚战——ASUS 华硕k45v换固态、拆机清灰教程
-
作者：蘑菇爱上我现在固态白菜价固态对于电脑体验的提升还是很大的对于固态存储芯片的问题没什么好说的有钱mlc，没钱tlc，不需要考虑什么寿命的问题，我用了一年多的m600，写入才3TB品牌很重要，主控...
- MBR启动报错?Win10不重装一样能好!
-
Win10一遇到启动故障，很多小伙伴可能就会抓瞎，这可怎么弄，我不会修复啊！其实大可不必惊慌，就像这种最常见的Winload启动错误，多半都是MBR分区表丢失造成的（UEFI分区模式的几乎没有这种故障...
- 从零开始:硬盘手动装系统全攻略
-
手动安装操作系统是计算机技术必备的基本技能。对于初学者来说，可能会感到有些挑战。但通过掌握硬盘手动装系统方法，你可以亲身体验整个安装过程，进而更好地理解操作系统的工作原理。本文将详细介绍硬盘手动装系统...
- 电脑开机后显示File:BCD错误0xc000000f
-
WIN7\WIN8\WIN101、一个win864位PE。这个64位PE的相关文件，路径在boot\BOOT.WIM实机测试，开机后显示File:\EFI\Microsoft\Boot\BCD，...
欢迎 你 发表评论:
- 一周热门
- 最近发表
- 标签列表
-
- 如何绘制折线图 (52)
- javaabstract (48)
- 新浪微博头像 (53)
- grub4dos (66)
- s扫描器 (51)
- httpfile dll (48)
- ps实例教程 (55)
- taskmgr (51)
- s spline (61)
- vnc远程控制 (47)
- 数据丢失 (47)
- wbem (57)
- flac文件 (72)
- 网页制作基础教程 (53)
- 镜像文件刻录 (61)
- ug5 0软件免费下载 (78)
- debian下载 (53)
- ubuntu10 04 (60)
- web qq登录 (59)
- 笔记本变成无线路由 (52)
- flash player 11 4 (50)
- 右键菜单清理 (78)
- cuteftp 注册码 (57)
- ospf协议 (53)
- ms17 010 下载 (60)