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カーネル モジュール コードまたはスレッドがメモリにアクセスするとき、コード内のメモリ アドレスはすべて論理アドレスであり、実際のアドレスに対応します。物理メモリ アドレス、アドレス1 対 1が必要です。マッピング、たとえば、論理アドレス 0xc0000003 に対応する物理アドレスは 0x3、0xc0000004 に対応する物理アドレスは 0x4、…、論理アドレスと物理アドレスの関係は
物理アドレス = 論理アドレス – 0xC0000000 : これはカーネルのアドレス空間のアドレス変換関係です。カーネルの仮想アドレスは「ハイエンド」にあることに注意してください。ですが、ta によってマップされた物理メモリ アドレスは下位になります。
#論理アドレス | 物理メモリ アドレス | ||||||||||||
0×0 | |||||||||||||
0×1 | #0xc0000002## 0×2 | ||||||||||||
0xc0000003 | 0×3 | ||||||||||||
… | … | ||||||||||||
0xe0000000 | 0×20000000 | ||||||||||||
… | … | ||||||||||||
0xffffffff | |||||||||||||
上記の単純なアドレス マッピング関係に従って、カーネル論理アドレス空間へのアクセスが 0xc0000000 ~ 0xffffffff であると仮定すると、対応する物理メモリ範囲は 0x0 ~ 0x40000000 になります。つまり、1G 物理メモリのみにアクセスできます。 。マシンに 8G の物理メモリがインストールされている場合、カーネルは最初の 1G の物理メモリにのみアクセスでき、その後の 7G の物理メモリにはアクセスできなくなります。これは、カーネルのアドレス空間がすべて物理メモリのアドレス範囲 0x にマップされているためです。 0~0×40000000。 8G の物理メモリが搭載されている場合でも、カーネルは物理アドレス 0x40000001 のメモリにどのようにアクセスするのでしょうか?コードにはメモリの論理アドレスが必要ですが、0xc0000000 ~ 0xffffffff のアドレス空間が占有されているため、物理アドレス 0x40000000 以降のメモリにはアクセスできません。 カーネル アドレス空間 0xc0000000 ~ 0xfffffff は、単純なアドレス マッピングには使用できないことは明らかです。したがって、カーネル アドレス空間は、x86 アーキテクチャでは ZONE_DMA、ZONE_NORMAL、ZONE_HIGHMEM の 3 つの部分に分割されます。 ZONE_HIGHMEM は、ハイエンド メモリの概念の起源となるハイエンド メモリです。
ZONE_DMAメモリから始まる 16MB ZONE_NORMAL16MB~896MB ZONE_HIGHMEM896MB ~ 終了 (1G) 2. 理解するハイエンド メモリの起源については前に説明しました。 Linux はカーネル アドレス空間を ZONE_DMA、ZONE_NORMAL、ZONE_HIGHMEM の 3 つの部分に分割しており、ハイエンド メモリ HIGH_MEM アドレス空間の範囲は 0xF8000000 ~ 0xFFFFFFFF (896MB ~ 1024MB) です。それでは、カーネルが 128MB のハイエンド メモリ アドレス空間を使用する場合、どのようにしてすべての物理メモリにアクセスできるのでしょうか? カーネルが 896MB を超える物理アドレスを持つメモリにアクセスしたい場合、0xF8000000 ~ 0xFFFFFFFF のアドレス空間範囲内で対応するサイズの空き論理アドレス空間を見つけ、それをしばらく借用します。この論理アドレス空間を借用して、アクセスしたい物理メモリにマップし (つまり、カーネル PTE ページ テーブルに記入し)、しばらく一時的に使用し、使用後に返します。このようにして、他の人もこのアドレス空間を借りて他の物理メモリにアクセスすることができ、限られたアドレス空間を使用してすべての物理メモリにアクセスすることができます。以下に示すように。 たとえば、カーネルは 2G から始まる 1MB の物理メモリにアクセスしたいとします。つまり、物理アドレス範囲は 0x80000000 ~ 0x800FFFFF です。アクセスする前に、まず 1MB の空きアドレス空間を見つけます。見つかった空きアドレス空間が 0xF8700000 ~ 0xF87FFFFF であるとします。この 1MB の論理アドレス空間を使用して、物理アドレス空間 0x80000000 ~ 0x800FFFFF のメモリにマッピングします。マッピング関係は次のとおりです。 カーネルは 0x80000000 ~ 0x800FFFFF 物理メモリにアクセスした後、0xF8700000 ~ 0xF87FFFFF カーネル線形空間を解放します。このように、他のプロセスまたはコードもアドレス 0xF8700000 ~ 0xF87FFFFF を使用して他の物理メモリにアクセスできます。 上記の説明から、ハイエンド メモリの最も基本的な概念を知ることができます。アドレス空間のセクションを借用し、一時的なアドレス マッピングを確立し、使用後に解放します。このアドレス空間はリサイクル可能であり、すべての物理メモリにアクセスします。 これを見て、カーネル プロセスまたはモジュールが特定の論理アドレス空間を占有し続け、それを解放しない場合はどうなるのか、と尋ねずにはいられない人もいるでしょう。この状況が実際に発生すると、カーネルのハイエンド メモリ アドレス空間はますます逼迫し、占有されたまま解放されないと、物理メモリにマッピングされていない場合でもアクセスできなくなります。 3. 分割カーネルは、ハイエンド メモリを VMALLOC_START~VMALLOC_END、KMAP_BASE~FIXADDR_START、FIXADDR_START~4G の 3 つの部分に分割します。
ハイエンド メモリの 3 つの部分に対応します。ハイエンド メモリをマッピングするには 3 つの方法があります: 永続的なカーネル マッピング 一時的なカーネル マッピング この空間には次のような特徴があります: 一時的なマッピングを実行する場合、マッピングの目的を指定する必要があります。マッピングの目的に従って、対応する小さな空間が見つかり、その空間のアドレスがマッピングとして使用されます。住所。これは、一時的なマッピングにより以前のマッピングが上書きされることを意味します。一時的なマッピングは kmap_atomic() によって実現されます。 3. その他1. ユーザー空間 (プロセス) にはハイエンド メモリの概念がありますか? ユーザー プロセスにはハイエンド メモリの概念がありません。ハイメモリはカーネル空間にのみ存在します。ユーザー プロセスは最大 3G の物理メモリにのみアクセスできますが、カーネル プロセスはすべての物理メモリにアクセスできます。 2. 64 ビット カーネルにはハイエンド メモリはありますか? 64 ビット カーネルは 512GB を超えるメモリをサポートできるため、現在の現実では、ハイエンド メモリは 64 ビット Linux カーネルには存在しません。マシンに取り付けられている物理メモリがカーネル アドレス空間を超える場合は、ハイエンド メモリが存在します。 3. ユーザー プロセスがアクセスできる物理メモリの量はどれくらいですか?カーネルコードはどれくらいの物理メモリにアクセスできますか? 32 ビット システム ユーザー プロセスは最大 3 GB にアクセスでき、カーネル コードはすべての物理メモリにアクセスできます。 64 ビット システム ユーザー プロセスは最大 512 GB を超えてアクセスでき、カーネル コードはすべての物理メモリにアクセスできます。 4. ハイエンド メモリと物理アドレス、論理アドレス、リニア アドレスとの関係は何ですか? ハイエンド メモリは論理アドレスにのみ関連しており、論理アドレスや物理アドレスとは直接の関係はありません。
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以上がLinuxのユーザー空間とカーネル空間の詳しい説明の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。