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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。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。

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