第七讲内核空间和用户空间
从以上几讲我们知道，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。
图6.3给出了进程虚拟空间示意图。
图6.3Linux进程的虚拟空间
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。从图中可以看出，
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。
1．虚拟内核空间到物理空间的映射
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。读，系统，
内核的代码和数据不是入到物理内存它们为也处于虚拟内存中这和
程序有，我们通过具体这一。
虚拟内核空间（1GB）
进程1
的用户
空间
(3GB)
进程2
的用户
空间
(3GB)
进程n
的用户
空间
(3GB)
内核空间据了每个虚拟空间中的最高1GB字节，映射到物理内存总是从
最低地址（0x00000000）。图6.4所示，对内核空间来，其地址映射是?简￠的
线性映射，0xC0000000是物理地址与线性地址￡间的?￥?，§Linux代码中currency1''
PAGE_OFFSET。
虚地址空间物理地址空间
图6.4内核的虚拟地址空间到物理地址空间的映射
我们来看一“§include/asm/i386/page.h中对内核空间中地址映射的及??：
/
Thishandlesthememorymap..Wecouldmakethisaconfig
0
3G
4G
0
X
option,buttoomanypeoplescrewitup,andtoofewneed
it.
A__PAGE_OFFSETof0xC0000000meansthatthekernelhas
avirtualaddressspaceofonegigabyte,whichlimitsthe
amountofphysicalmemoryyoucanusetoabout950MB.
IfyouwantmorephysicalmemorythanthisthenseetheCONFIG_HIGHMEM4G
andCONFIG_HIGHMEM64Goptionsinthekernelconfiguration.
/
#define__PAGE_OFFSET(0xC0000000)
??
#definePAGE_OFFSET((unsignedlong)__PAGE_OFFSET)
#define__pa(x)((unsignedlong)(x)-PAGE_OFFSET)
#define__va(x)((void)((unsignedlong)(x)+PAGE_OFFSET))
fi代码的fl中，–?的物理内存?于950MB，·§内核??
CONFIG_HIGHMEM4G和CONFIG_HIGHMEM64G??，这”?…我们‰不?。–物理内存
于950MB，则对于内核空间而`，给?一个虚地址x，其物理地址为“x-
PAGE_OFFSET”，给?一个物理地址x，其虚地址为“x+PAGE_OFFSET”。
这′??，ˉ__pa()??˙一个内核空间的虚地址映射到物理地址，而¨不
用于用户空间，用户空间的地址映射???得。
2．内核映?
§“的?ˇ中，我们˙内核的代码和数据currency1内核映?（kernelimage）。—系统
，Linux内核映?§物理地址0x00100000的地，1MB的间
(第1M它用)。而，§，个内核映?§虚拟内核空间中，因此，
程序§内核映?，§所有的?地址上?一个￥?PAGE_OFFSET，这a，
内核映?§内核空间的地址为0xC0100000。
，进程的?PGD（?于内核数据?o）处于内核空间中。§进程，
?将存CR3??进程的?PGD，而?的地址§内核空间中是
虚地址，CR3所?的是物理地址，这?用__pa()进地址。§
mm_context.h中有这一??：
asmvolatile(“movl%0,%%cr3”::”r”(__pa(next->pgd));
这是一?入?代码，其?是将“一个进程的?地址next_pgd，通
过__pa()物理地址，存放§个存中，用mov将其写入CR3存中。
经过这??的处理，CR3?进程next的?表PGD了。
|
|
