Linux内存管理--高端内存的映射方式

　　高端内存是指物理地址大于 896M 的内存。

　　对于这样的内存，无法在“内核直接映射空间”进行映射。

　　为什么？

　　因为“内核直接映射空间”最多只能从 3G 到 4G，只能直接映射 1G 物理内存，对于大于 1G 的物理内存，无能为力。

　　实际上，“内核直接映射空间”也达不到 1G， 还得留点线性空间给“内核动态映射空间” 呢。

　　因此，Linux 规定“内核直接映射空间” 最多映射 896M 物理内存。

　　对于高端内存，可以通过 alloc_page() 或者其它函数获得对应的 page，但是要想访问实际物理内存，还得把 page 转为线性地址才行（为什么？想想 MMU 是如何访问物理内存的），也就是说，我们需要为高端内存对应的 page 找一个线性空间，这个过程称为高端内存映射。

　　高端内存映射有三种方式：

　　1、映射到“内核动态映射空间”

　　这种方式很简单，因为通过 vmalloc() ，在“内核动态映射空间”申请内存的时候，就可能从高端内存获得页面（参看 vmalloc 的实现），因此说高端内存有可能映射到“内核动态映射空间” 中。

　　2、永久内核映射

　　如果是通过 alloc_page() 获得了高端内存对应的 page，如何给它找个线性空间？

　　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 2.4 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。

　　3、临时映射

　　内核在 FIXADDR_START 到 FIXADDR_TOP 之间保留了一些线性空间用于特殊需求。这个空间称为“固定映射空间”

　　在这个空间中，有一部分用于高端内存的临时映射。

　　这块空间具有如下特点：

　　1、  每个 CPU 占用一块空间

　　2、  在每个 CPU 占用的那块空间中，又分为多个小空间，每个小空间大小是 1 个 page，每个小空间用于一个目的，这些目的定义在 kmap_types.h 中的 km_type 中。

　　当要进行一次临时映射的时候，需要指定映射的目的，根据映射目的，可以找到对应的小空间，然后把这个空间的地址作为映射地址。这意味着一次临时映射会导致以前的映射被覆盖。

　　通过 kmap_atomic() 可实现临时映射。

　　下图简单简单表达如何对高端内存进行映射