linux内存管理机制--学习整理汇总（1）

linux 内核几种内存管理的方法，内存使用场景以及内存使用的那些坑

2、内存地址——用户态&内核态

用户态：Ring3 运行于用户态的代码则要受到处理器的诸多

内核态：Ring0 在处理器的存储保护中，核心态

用户态切换到内核态的 3 种方式：系统调用、异常、外设中断

区别：每个进程都有完全属于自己的，独立的，不被干扰的内存空间；用户态的程序就不能随意操作内核地址空间，具有一定的安全保护作用；内核态线程共享内核地址空间；

3、内存地址——MMU 地址转换

MMU 是一种硬件电路，它包含两个部件，一个是分段部件，一个是分页部件

分段机制把一个逻辑地址转换为线性地址

分页机制把一个线性地址转换为物理地址

 

cs-----内存段寄存器，指向含有代码指令的段；cs寄存器还有一个重要的功能：用于区分用户模式和内核模式，它包含一个指定当前优先级别(CPL, current priviledge level)的的2比特的域。如果该域的值为0，表明优先级最高；如果该值为3，表明最低的优先级。 Linux只使用了0和3，用以区分内核模式和用户模式。

ss-----堆栈段寄存器，指向包含当前程序栈的段；

ds-----数据段寄存器，指向包含静态和全局数据的段

ARM64处理器不支持完全的64位虚拟地址

虚拟地址的最大宽度是48位：

内核虚拟地址在64位地址空间的顶部，高16位是全1，范围是[0xFFFF_0000_0000_0000, 0xFFFF_FFFF_FFFF_FFFF]；

用户虚拟地址在64位地址空间的底部，高16位全是0，范围是[0x0000_0000_0000_0000, 0x0000_FFFF_FFFF_FFFF]；

高16位是全1或全0的地址称为规范的地址，两者之间是不规范的地址，不允许使用。

vmalloc和kmalloc区别

1，kmalloc对应于kfree，分配的内存处于3GB～high_memory之间，这段内核空间与物理内存的映射一一对应，可以分配连续的物理内存； vmalloc对应于vfree，分配的内存在VMALLOC_START～4GB之间，分配连续的虚拟内存，但是物理上不一定连续。都是在内核态使用

2，vmalloc() 分配的物理地址无需连续，而kmalloc() 确保页在物理上是连续的
3，kmalloc分配内存是基于slab，因此slab的一些特性包括着色，对齐等都具备，性能较好。物理地址和逻辑地址都是连续的。
4，最主要的区别是分配大小的问题，比如你需要28个字节，那一定用kmalloc，如果用vmalloc，分配不多次机器就罢工了。
    尽管仅仅在某些情况下才需要物理上连续的内存块，但是，很多内核代码都调用kmalloc()，而不是用vmalloc()获得内存。这主要是出于性能的考虑，vmalloc()仅在绝对必要时才会使用，最典型的就是为了获得大块内存时，例如，当模块被动态插入到内核中时，就把模块装载到由vmalloc()分配的内存上