OK6410A 开发板 (八) 100 linux-5.11 OK6410A 内核空间虚拟内存布局

物理内存

物理内存或大或小,(256M或512M或1G或2G或4G) , 这里取 PHY_MAX

在这里 https://blog.csdn.net/u011011827/article/details/117413163 中的 "arm32 要不要配置 CONFIG_HIGHMEM" 讲述了

arm物理内存的不同 情况下 需要的配置

我们如果要配置 高端内存(虚拟内存概念) 

// 但是一个zone 中有成员 zone_start_pfn , 这是 物理地址的概念,表示了一个zone的开始

// 所以 高端内存 属于 zone ,而 zone 又是  与 物理地址有关,所以感觉,这个 高端内存 像是 物理内存概念 

则 我们会考虑 在 物理内存中 选择一个地址PHY_LINE(分界线)

往上 , 我们采取 一组   映射策略

往下 , 我们采取 另一组 映射策略

内核空间

内核空间 是 虚拟内存概念, 一般是指 3G-4G 区域

我们可以通过 https://blog.csdn.net/u011011827/article/details/117413163  中的 "内核空间与用户空间的比例" 来更改

内核空间所在的位置

以下,我们以  3G-4G 为例

内核空间 的 地址(虚拟地址) 范围 为  3G-4G , 这个地址空间要映射 所有的物理内存 (256M或512M或1G或2G或4G)

我们将 内核空间的地址分类

低端内存

3G - 3G+某个值(VIR_LINE)

高端内存

3G+某个值 - 4G

这个值   可以 通过  https://blog.csdn.net/u011011827/article/details/117413163 中的 "arm32 怎么调整 低端内存 和高端内存大小" 调整

我们的映射关系如下

低端虚拟内存空间(3G - 3G+VIR_LINE) - 物理地址空间(0G - PHY_LINE) // 线性映射关系

高端虚拟内存空间(3G+VIR_LINE - 4G) - 物理地址空间(PHY_LINE - PHY_MAX) // 非线性映射关系

内核空间的映射关系

我们知道 虚拟地址空间 3G-4G 要映射到 物理地址 (0-PHY_MAX),其中分为

A:低端虚拟内存空间(3G - 3G+VIR_LINE) - 物理地址空间(0G - PHY_LINE)

B:高端虚拟内存空间(3G+VIR_LINE - 4G) - 物理地址空间(PHY_LINE - PHY_MAX)

A 中的映射关系

是 线性关系, 只需要线性映射即可

PHY_ADDR = VIR_ADDR - 0xC000 0000 + OFFSET // OFFSET  一般为 内存在memory map中的首地址

只需要一类函数即可转换

B 中的映射关系,又分为三大类,五小类

vmalloc : 0xef80 0000 - 

fixmap  : 

永久 :

临时 : 

kmap :

kmap :

kmap_atomic : 

描述在 https://blog.csdn.net/u011011827/article/details/117335579 中的 虚拟内存管理机制的区别

典型内存分区

Memory: 1031428K/1048576K available (4787K kernel code, 156K rwdata, 1364K rodata, 1348K init, 166K bss, 17148K reserved, 0K cma-reserved, 270336K highmem)

Virtual kernel memory layout:

    vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)

    fixmap  : 0xffc00000 - 0xfff00000   (3072 kB)

    vmalloc : 0xf0000000 - 0xff000000   ( 240 MB)

    lowmem  : 0xc0000000 - 0xef800000   ( 760 MB)

    pkmap   : 0xbfe00000 - 0xc0000000   (   2 MB)

    modules : 0xbf000000 - 0xbfe00000   (  14 MB)

      .text : 0xc0008000 - 0xc060a09c   (6153 kB)

      .init : 0xc060b000 - 0xc075c000   (1348 kB)

      .data : 0xc075c000 - 0xc07833c0   ( 157 kB)

       .bss : 0xc07833c0 - 0xc07acbf0   ( 167 kB)

分区描述

1. vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)

   异常向量表

   The CPU vectors are mapped here if the CPU supports vector relocation (control register V bit.)

2. fixmap  : 0xffc00000 - 0xfff00000   (3072 kB)

   三小类 虚拟内存管理机制 "fixmap 临时" "fixmap 永久" "kmap_atomic" 管理的虚拟内存区

3. vmalloc : 0xf0000000 - 0xff000000   ( 240 MB)

   一小类 虚拟内存管理机制 "vmalloc" 管理的虚拟内存区

4. lowmem  : 0xc0000000 - 0xef800000   ( 760 MB)

   一小类 虚拟内存管理机制 "线性映射管理机制" 管理的虚拟内存区

5. pkmap   : 0xbfe00000 - 0xc0000000   (   2 MB)

   一小类 虚拟内存管理机制 "kmap" 管理的虚拟内存区

6. modules : 0xbf000000 - 0xbfe00000   (  14 MB)

   TODO

   Kernel module space Kernel modules inserted via insmod are placed here using dynamic mappings.

8. 以下是 kernel(vmlinux) 在 内存中 的 分区 

      .text : 0xc0008000 - 0xc060a09c   (6153 kB)

      .init : 0xc060b000 - 0xc075c000   (1348 kB)

      .data : 0xc075c000 - 0xc07833c0   ( 157 kB)

       .bss : 0xc07833c0 - 0xc07acbf0   ( 167 kB)

linux官方定义的 ARM32 4G虚拟内存空间的布局

在 linux代码中 Documentation/arm/memory.rst 有写其布局

以前我总认为

用户空间 为 0x0000 0000 - 0xBFFF FFFF 

内核空间 为 0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF

现在看了手册才知道,布局可能是这样子的

这些空间唯一的不同是 用户不同, 而 用户 分为两类

1. 特权级用户

2. 非特权级用户

0000 0000            - 0000 0fff :CPU vector page 或 null pointer trap

0000 1000                       - TASK_SIZE(bf00 0000)-1    :用户空间

bf00 0000                 - MODULES_VADDR(bfe0 0000)-1  :modules空间

PKMAP_BASE(bfe0 0000)     - PAGE_OFFSET(c000 0000)-1  :kmap空间

PAGE_OFFSET(c000 0000)                - high_memory-1  :lowmem 线性映射空间

high_memory                  - high_memory+800000-1 :8MB空洞,用于捕获

VMALLOC_START(high_memory+800000)      - VMALLOC_END(ff80 0000)-1 :vmalloc空间

ff80 0000 - ffbf ffff :fixmap空间

fffe 0000 - fffe 7fff :itcm空间

fffe 8000 - fffe ffff :dtcm空间

ffff 0000 - ffff 0fff  :CPU vector page

ffff 1000    - ffff 7fff :Reserved

ffff 8000    - ffff ffff    :copy_user_page / clear_user_page use

内核空间虚拟内存布局和进程内核态的关系

进程一旦陷入内核态,PC就跳转到了 3G-4G空间

1.

并随着函数的调用开始填充栈,填充的栈是局部变量 // 参考 https://blog.csdn.net/u011011827/article/details/122303983

// 地址在 thread_info 中 , thread_info 在 内核空间 哪个区? // TODO

2.

函数的执行还有指令的运行,如果这些指令又申请了空间,

// 地址根据不同的申请函数的不同(kmalloc vmalloc alloc_pages),而不同,具体在哪个区?//TODO