内存管理二之映射篇

上篇提到了内存管理的一些基本概念，本片介绍内存管理的虚拟地址与物理地址之间的映射关系。

2.0 内核空间与物理地址之间的映射

内核空间地址为3G～4G。由于开启了分页机制，内核想要访问物理地址空间的话，必须先建立映射关系，然后通过虚拟地址来访问。为了能够访问所有的物理地址空间，就要将全部物理地址映射到1G的内核线性空间中，这显然不可能。于是，内核将0～896M的物理地址空间一一映射到自己的线性地址空间中，这样他便可以随时访问ZONE_DMA和ZONE_NORMAL里的物理页面；此时内核剩下的128M线性地址空间不足以完全映射所有的ZONE_HIGHMEM，linux采取了动态映射的方法，即按需的将ZONE_HIGHMEM里的物理页面映射到kernel space的最后128M线性地址空间里，使用完之后释放映射关系，以供其他物理页面映射。虽然这样存在效率的问题，但是内核毕竟可以正常的访问所有的物理地址空间了。

2.1 用户空间与物理地址之间的映射

关于内核空间和用户空间，说的是linux驱动程序一般工作在内核空间，但也可以工作在用户空间。

Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致，因此，Linux的虚拟地址空间也为0~4G.Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节(从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF)，供内核使用，称为"内核空间".而将较低的3G字节(从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF)，供各个进程使用，称为"用户空间)。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核由系统内的所有进程共享。于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。

Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用。每个进程有各自的私有用户空间(0~3G)，这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。

内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中。

简单理解为：内核空间是内核使用，用户空间是应用程序使用；除非编译内核要考虑内核空间，其余情况都可以按照用户空间处理