高端内存与低端内存

高端内存与低端内存

 

    高端内存是Linux中一个重要的概念，初涉Linux时曾经对这个概念非常迷惑。实际上这个概念比较简单，理解这个概念，需要追溯一下Linux的内存管理。

       从前，CPU的地址总线只有32位，再早的就不再追溯了。32的地址总线无论是从逻辑上还是从物理上都只能描述4G的地址空间，在物理上理论上最多拥有4G内存（除了IO地址空间，实际内存容量小于4G），逻辑空间也只能描述4G的线性地址空间。为了合理的利用4G空间，Linux采用了3：1的策略，即内核占用1G的线性地址空间，用户占用3G的线性地址空间。所以用户进程的地址范围从0~3G，内核地址范围从3G~4G，也就是说，内核空间只能管理1G的内存。

对于如此紧张的线性地址资源，内核空间与用户空间的肆意瓜分，导致了内存管理上的问题：当物理内存大于1G时，内核线性地址空间小于实际的物理内存容量，内核如何实现对大于1G内存的管理呢？说到这里，需要提一下内核空间对内存的管理方法。一方面为了提高内核空间对内存的管理效率；另一方面，为了简化内核空间对内存的管理方法，内核采用线性映射的方法实现对内存的管理，从Linux实现的方法来看，物理地址与内核的虚拟地址只差一个偏移量。所以，当物理内存大于1G时，物理内存无法全部映射到内核线性地址空间，这就产生了上述问题。

从上述描述可以看出，地址空间大于1G的内存区域称之为高端内存，同理，小于1G的内存区域称之为低端内存。高端内存的管理需要进行非线性映射，为此，在内核线性地址空间预留了128M的空间，位于线性地址空间的高端。如今，CPU的地址总线都扩大到64位了，线性地址资源非常丰富，所以，可以给内核空间预留足够的线性地址资源，在最近一段时间内，内核线性地址资源与物理内存容量之间的矛盾将不再突出，高端内存的概念也就在64位CPU上消失了。