Linux 内核 内存管理虚拟地址空间布局架构 ① ( 虚拟地址空间布局架构 | 用户虚拟地址空间划分 )

Posted 2022-04-11 韩曙亮_

文章目录

• ​​一、虚拟地址空间布局架构​​
• ​​二、用户虚拟地址空间划分​​

一、虚拟地址空间布局架构

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在 64 64 64 位的 Linux 操作系统中 , " ARM64 架构 " 并 不支持 64 64 64 位的虚拟地址 , 最大只支持 48 48 48 位的虚拟地址 , 64 64 64 位地址太大 , 并不需要那么大的内存空间 ;

" ARM64 架构 " 中 , Linux 系统的 " 内核虚拟地址 “ 与 ” 用户虚拟地址 " 是等同的 ;

• 用户虚拟地址 :​​0x 0000 0000 0000 0000​​​ ~​​0x 0000 FFFF FFFF FFFF​​ , 48 位有效地址 ;
• 内核虚拟地址 :​​0x FFFF 0000 0000 0000​​​ ~​​0x FFFF FFFF FFFF FFFF​​ , 48 位有效地址 ;

二、用户虚拟地址空间划分

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Linux 操作系统 进程 的 " 用户虚拟空间 " 起始地址 为 0 0 0 ;

" 用户虚拟空间 " 的大小为 ​​TASK_SIZE​​​ , 该值与 处理器 架构 有关 , 不同的处理器 , 定义的 ​​TASK_SIZE​​ 宏不同 ;

• 32 位处理器定义的​​TASK_SIZE​​​ 宏为​​TASK_SIZE_32​​ , 该值为0x100000000 字节 , 大约 4GB ;

#define TASK_SIZE_32    UL(0x100000000)

• 64 位处理器定义的​​TASK_SIZE​​​ 宏为​​TASK_SIZE_64​​ 该值为2VA_BITS 字节 ;

#define TASK_SIZE_64    (UL(1) << VA_BITS)

在 Linux 内核源码的 LINUX-4.12\\arch\\arm64\\include\\asm\\memory.h#86 中 , 定义了 ​​TASK_SIZE​​​ 与 ​​TASK_SIZE_64​​ 宏 ;

​​VA_BITS​​ 是编译内核时 , 选择的 " 虚拟地址空间 " 的地址位数 ,

​​TASK_SIZE​​​ 与 ​​TASK_SIZE_64​​ 宏 相关源码如下 :

/*
 * PAGE_OFFSET - the virtual address of the start of the linear map (top
 *     (VA_BITS - 1))
 * KIMAGE_VADDR - the virtual address of the start of the kernel image
 * VA_BITS - the maximum number of bits for virtual addresses.
 * VA_START - the first kernel virtual address.
 * TASK_SIZE - the maximum size of a user space task.
 * TASK_UNMAPPED_BASE - the lower boundary of the mmap VM area.
 */
#define VA_BITS     (CONFIG_ARM64_VA_BITS)
#define VA_START    (UL(0xffffffffffffffff) << VA_BITS)
#define PAGE_OFFSET   (UL(0xffffffffffffffff) << (VA_BITS - 1))
#define KIMAGE_VADDR    (MODULES_END)
#define MODULES_END   (MODULES_VADDR + MODULES_VSIZE)
#define MODULES_VADDR   (VA_START + KASAN_SHADOW_SIZE)
#define MODULES_VSIZE   (SZ_128M)
#define VMEMMAP_START   (PAGE_OFFSET - VMEMMAP_SIZE)
#define PCI_IO_END    (VMEMMAP_START - SZ_2M)
#define PCI_IO_START    (PCI_IO_END - PCI_IO_SIZE)
#define FIXADDR_TOP   (PCI_IO_START - SZ_2M)
#define TASK_SIZE_64    (UL(1) << VA_BITS)

#ifdef CONFIG_COMPAT
#define TASK_SIZE_32    UL(0x100000000)
#define TASK_SIZE   (test_thread_flag(TIF_32BIT) ? \\
        TASK_SIZE_32 : TASK_SIZE_64)
#define TASK_SIZE_OF(tsk) (test_tsk_thread_flag(tsk, TIF_32BIT) ? \\
        TASK_SIZE_32 : TASK_SIZE_64)
#else
#define TASK_SIZE   TASK_SIZE_64
#endif /* CONFIG_COMPAT */

源码路径 : LINUX-4.12\\arch\\arm64\\include\\asm\\memory.h#86