解惑-Linux内核空间（二）

从前一讲我们知道，内核空间为3GB~4GB，这1GB的空间分为如下几部分，如图1所示：

 

  图1  从PAGE_OFFSET开始的1GB地址空间  

 

 先说明图中符号的含义：

PAGE_OFFSET:0XC0000000,即3GB

high_memory:这个变量的字面含义是高端内存，到底什么是高端内存，Linux内核规定，RAM的前896为所谓的低端内存，而896~1GB共128MB为高端内存。如果你的内存是512M，那么high_memory是多少？是3GB+512，也就是说，物理地址x<=896M,就有内核地址0xc0000000+x，否则，high_memory=0xc0000000+896M
或者说high_memory最大值为0xc0000000+896M ，实际值为0xc0000000+x

在源代码中函数mem_init中，有这样一行：

high_memory = (void *) __va(max_low_pfn * PAGE_SIZE);
其中，max_low_pfn为物理内存的最大页数。

所以在图中，PAGE_OFFSET到high_memory 之间就是所谓的物理内存映射。只有这一段之间，物理地址与虚地址之间是简单的线性关系。

  还要说明的是，要在这段内存分配内存，则调用kmalloc()函数。反过来说，通过kmalloc（）分配的内存，其物理页是连续的。

 

VMALLOC_START：非连续区的的起始地址。

VMALLOC_END：非连续区的的末尾地址

在非连续区中，物理内存映射的末端与第一个VMalloc之间有一个8MB的安全区，目的是为了“捕获”对内存的越界访问。处于同样的理由，插入其他4KB的安全区来隔离非连续区。

 

非连续区的分配调用VMalloc（）函数。

 

vmalloc()与 kmalloc()都是在内核代码中用来分配内存的函数，但二者有何区别？

   从前面的介绍已经看出，这两个函数所分配的内存都处于内核空间，即从3GB～4GB；但位置不同，kmalloc()分配的内存处于3GB～high_memory之间，这一段内核空间与物理内存的映射一一对应，而vmalloc()分配的内存在VMALLOC_START～4GB之间，这一段非连续内存区映射到物理内存也可能是非连续的。

   vmalloc()工作方式与kmalloc()类似， 其主要差别在于前者分配的物理地址无需连续，而后者确保页在物理上是连续的（虚地址自然也是连续的）。

尽管仅仅在某些情况下才需要物理上连续的内存块，但是，很多内核代码都调用kmalloc()，而不是用vmalloc()获得内存。这主要是出于性能的考虑。vmalloc()函数为了把物理上不连续的页面转换为虚拟地址空间上连续的页，必须专门建立页表项。还有，通过vmalloc()获得的页必须一个一个的进行映射（因为它们物理上不是连续的），这就会导致比直接内存映射大得多的缓冲区刷新。因为这些原因，vmalloc()仅在绝对必要时才会使用——典型的就是为了获得大块内存时，例如，当模块被动态插入到内核中时，就把模块装载到由vmalloc()分配的内存上。

vmalloc()函数用起来比较简单：

char *buf;

buf = vmalloc（16*PAGE_SIZE）;  /*获得16页*/

if （!buf）

    /* 错误！不能分配内存*/

在使用完分配的内存之后，一定要释放它：

vfree（buf）；