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Linux 3.x 内核学习笔记——x86 64位内存管理
阅读量:546 次
发布时间:2019-03-09

本文共 1097 字,大约阅读时间需要 3 分钟。

地址映射

64位地址采用4层地址映射,如下图:

pgdpudpmdpte各占了9位,加上12位的页内index,共用了48位。即可管理的地址空间为2^48=256T。而在32位地址模式时,该值仅为2^32=4G

另外64位地址时支持的物理内存最大为64T,见e820.cMAX_ARCH_PFN的定义:

# define MAX_ARCH_PFN MAXMEM>>PAGE_SHIFT

其中MAXMEM2^46PAGE_SHIFT12

而在32位地址时最大支持的物理内存为64G(开启PAE选项)。

 

地址空间

32位与64位具体地址分布如下图:

 

64位地址时将0x0000,0000,0000,0000 – 0x0000,7fff,ffff,f000128T地址用于用户空间。参见定义:

#define TASK_SIZE_MAX   ((1UL << 47) - PAGE_SIZE),注意这里还减去了一个页面的大小做为保护。

0xffff,8000,0000,0000以上为系统空间地址。注意:该地址前4个都是f,这是因为目前实际上只用了64位地址中的48位(高16位是没有用的),而从地址0x0000,7fff,ffff,ffff0xffff,8000,0000,0000中间是一个巨大的空洞,是为以后的扩展预留的。

而真正的系统空间的起始地址,是从0xffff,8800,0000,0000开始的,参见:

#define __PAGE_OFFSET     _AC(0xffff,8800,0000,0000, UL)

32位地址时系统空间的起始地址为0xC000,0000

另外0xffff,8800,0000,0000 – 0xffff,c7ff,ffff,ffff64T直接和物理内存进行映射,0xffff,c900,0000,0000 – 0xffff,e8ff,ffff,ffff32T用于vmalloc/ioremap的地址空间。

32位地址空间时,当物理内存大于896M时(Linux2.4内核是896M3.x内核是884M,是个经验值),由于地址空间的限制,内核只会将0~896M的地址进行映射,而896M以上的空间用做一些固定映射和vmalloc/ioremap。而64位地址时是将所有物理内存都进行映射。

另外注意:在文档Documentation\x86_64\mm.txt中对系统空间中地址的描述,都比实际的(代码中的)少了0x700,0000,0000的偏移量,应该是代码修改时没有同步修改文档L,我用的是Linux-3.11.0内核。

 

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