linux 基本概念

Linux把物理内存分为了固定统一大小的块，称为page（页框），一般为4KB。

Linux采用4KB页框大小作为标准的物理内存分配单元，内核用数据结构page描述一个页框的状态信息，其实页是进程的概念，页框里面装的是页

linux内核中使用struct page的页描述符表示页框的状态，每个物理页框对应一个page结构体，也就是页描述符。页描述符是按照数组的方式组织的，这个数组的首地址存在于mem_map这个结构体指针中。

如果知道了页框号pfn则可以通过pfn<<PAGE_SIZE获得其物理地址，而页框号也可以通过对应页描述符page的首地址来获得：(&page-mem_map)/sizeof(struct page)。这样就建立起了物理页框于页描述符之间的联系....

物理页框与内核的page（页描述符）一一对应

页框分配函数：_alloc_pages（）

1. _alloc_pages处于内核内存管理的最底层,无论slab,vmallc,kmalloc,mmap,brk
2. 还是page cache,buffer都要通过__alloc_pages获取最基本的物理内存pages.

高端内存区：内核线性地址空间中的概念（内核线性地址（3G~4G范围内）高于896的线性地址空间） 前 面我们解释了高端内存的由来。 Linux将内核地址空间划分为三部分ZONE_DMA、ZONE_NORMAL和ZONE_HIGHMEM，高端内存HIGH_MEM地址空间范围为 0xF8000000 ~ 0xFFFFFFFF（896MB～1024MB）

高端内存的由来：（简单说就是利用内线线性空间的高端内存映射剩下的物理内存，低端内存线性空间直接映射到物理内存中，这样只拥有1G线性空间的内核态，就能访问4G的物理内存）

假设按照上述简单的地址映射关系，那么内核逻辑地址空间访问为0xc0000000 ~ 0xffffffff，那么对应的物理内存范围就为0×0 ~ 0×40000000，即只能访问1G物理内存。若机器中安装8G物理内存，那么内核就只能访问前1G物理内存，后面7G物理内存将会无法访问，因为内核 的地址空间已经全部映射到物理内存地址范围0×0 ~ 0×40000000。即使安装了8G物理内存，那么物理地址为0×40000001的内存，内核该怎么去访问呢？代码中必须要有内存线性地址 ，0xc0000000 ~ 0xffffffff的地址空间已经被用完了，所以无法访问物理地址0×40000000以后的内存。

高端内存映射的方法（利用内存线性地址空间的128M来映射）

1、永久内核映射(void *kmp(struct page*page)

高端内存和低端内存均适用

内核专门为此留出一块线性空间，从 PKMAP_BASE 到 FIXADDR_START ，用于映射高端内存。在 2.6内核上，这个地址范围是 4G-8M 到 4G-4M 之间。这个空间起叫”内核永久映射空间”或者”永久内核映射空间”。这个空间和其它空间使用同样的页目录表，对于内核来说，就是 swapper_pg_dir，对普通进程来说，通过 CR3 寄存器指向。通常情况下，这个空间是 4M 大小，因此仅仅需要一个页表即可，内核通过来 pkmap_page_table 寻找这个页表。通过 kmap()，可以把一个 page 映射到这个空间来。由于这个空间是 4M 大小，最多能同时映射 1024 个 page。因此，对于不使用的的 page，及应该时从这个空间释放掉（也就是解除映射关系），通过 kunmap() ，可以把一个 page 对应的线性地址从这个空间释放出来。

2、临时内核映射

3、非连续区内存管理

常见内核内存分配的函数：http://blog.csdn.net/gxfan/article/details/2723455

1、kmalloc()：分配连续的内核内存

2、vmalloc（）：优先使用高端物理内存，但性能上会打些折扣，分配的是非连续内存空间（物理内存不连续）

3、kmap（）：每次只能分配一个page