[本博客连载并且会持续修正，转载请注明出处：http://blog.chinaunix.net/uid-26583089-id-5730535]

    内核设置映射关系，MMU执行映射
    80386地址映射过程：


    Linux内核建立地址映射关系过程：


    实例：虚拟地址0x01011000。
    假设内核将这个虚拟地址按8:8:4:12划分为：PGD表项下标=1、PMD表项下标=1、PT下标=1、位移=0，依次创建PGD表、PMD表、PT，并建立联系。
    对于80386，它会将这个地址按10:10:12划分为：目录项下标=4、PT下标=9、位移=0。
    显然，内核在设置映射关系时，与硬件对线性地址的划分如果不一样，建立的映射关系就不是硬件需要的。

    既然内核对线性地址的理解必须和硬件一致，为什么Linux内核对线性地址的划分还要比80386多一级？
    Linux内核要保证在各种类型的CPU运行，假想Linux将线性地址固定划分为10:10:12，保证在80386执行没问题，但对于其它要求不同的CPU，就必须单独再写一份代码了。

    那么Linux内核如何按3级的逻辑，建立2级的映射关系？

    PGD、PMD、PT之间的界限，是“活动”的，针对不同的CPU，可以通过调整宏的值进行“移动”，可以是8:8:4:12，也可以是10:0:10:12，当“PMD_SHIFT=PGDIR_SHIF，PTRS_PER_PMD=1（理解为2^0或者1个确定的映射表项y=x）”时，实际就只会建立2级映射。不过，逻辑上仍然是3级，只不过到PMD这一级时，发现根本没必要创建PMD表，就啥也没做。

   虚拟空间、物理空间、用户空间、内核空间
 
    32位系统，每个进程拥有4GB“虚拟空间”，其中3~4GB属于“内核空间”，0~3G属于“用户空间”。虚拟空间的地址最终要映射到“物理空间”，即实际的内存地址。
 

    虚拟空间、物理空间，举个例子：
    一个戏剧剧本里写了1000个人物，人物的名字不妨就叫1、2、3 。。1000，这就相当于“虚拟地址”，只是用于描述一个故事或者一段逻辑的代号，不同的剧本里用相同的代号不会产生冲突。
    要把剧本演出来，可能只需要30个人，同一名演员在戏剧进行到不同的时候，画不同的妆，就可以饰演戏剧中不同的人物，演员就相当于“物理地址”。
    一名演员为什么可以演不同的人物？比如某个人物在第2集就挂了，那么演这个人物的演员，在第2集之后就可以演别的人物（内存释放）；某个人物如果出场率不高，就第10、20集出现，那么演这个人物的演员，就可以在非10、20集时，演别的人物（交换分区）。

    用户空间、内核空间，举个例子：
    内核是诸葛亮、用户进程A是赵云、用户进程B是张飞，诸葛亮号令全军，赵云、张飞只能号令自己的部队，要不然赵云说：“前锋出战”，结果张飞家的前锋吭哧吭哧跑出去了，张飞再说：“前锋出战”时，前锋都不知道跑哪去了，军队都是玩命的，哪能这么随便是吧。
    不过，确实有需要“借兵”的情况呀，那就得委托诸葛亮号，由诸葛亮根据情况将赵云或还没有编制（公用）的部队给他用一下，或者拒绝。
    诸葛亮掌握的是全军的概要信息，相当于“内核空间”，赵云、张飞只知道自己部队的信息，但比诸葛亮知道的更详细，相当于各自的“用户空间”。用户态、内核态的划分，正是依赖于Linux内核预备知识（2）所介绍的“权限划分+特权指令”。

    注意！用户空间、内核空间是对虚拟空间的划分，物理空间并不存在这样划分，同一个物理地址，既可以映射给用户地址，也可以映射给内核地址。
    然而，内核地址的映射规则“内核地址-3GB=物理地址”非常确定，即3~4GB内核空间一定一一映射到0~1GB物理地址，如果内存紧张，需要把0~1GB的某些物理地址映射给用户地址，内核会怎么做呢？
    系统初始化时，会检查内存信息，并构建一个物理页面“仓库”。而所谓“分配”，不管内核自己为了“公共事业”需要分配，还是用户程序需要分配，都是由内核从内核空间或用户空间找到空闲的虚拟地址（“代号”），再从仓库“取出”相应数量的物理页面，并在内核或用户进程的页表里建立二者的映射关系。
    当内存紧张需要把0~1GB的物理内存分配给用户进程时，内核先当作为“自己”分配，建立内核空间与这块物理空间的映射，但它并不用这块内存做“公共事业”，而是“送”给用户进程，即建立用户进程的虚拟地址与这块物理空间的映射。
    所以不用担心“电脑上装的内存条如果小于1GB，连用户空间都没有，而不能执行用户程序”。

    “公共的”内核空间
     如何保证内核空间是公共的，即不管切换到哪个进程，都能“看见”这块空间？
     答案是，每个进程的映射表里，都能找到已分配的内核地址与物理地址的映射关系。

     内核空间分配、释放时，如何“同步”各个进程的映射信息？
     比如执行进程A时进入内核态释放了一部分内核空间的内存，那么通过进程A的目录表、页表就找不到这个内核地址的映射关系了，此时如果切换到进程B，却还能找到这条映射关系，而进程B正好又进入内核态访问这个地址，那不就出现问题了吗？其实这里有一种类似“指针”的思想，1GB大小的地址空间，需要1MB的页表，内核在启动就分配好，并且再也不释放，真正的内容只有这一份，每个进程的目录项后1/4部分都指向这些页表，不管内核地址有没有分配，MMU都会找到页表这一层，页表中没有映射就表示没有分配。而不管哪个进程进入内核态，修改的都是这一份页表。