虚拟地址布局

孤人 提交于 2020-05-01 14:19:46

Linux版本:4.14.74
#1 Linux虚拟内存布局#
在ARM64中,地址线由32bit变为64bit,但是64bit并不是全用到了,最大支持48位物理寻址,最大可寻找256T的物理地址空间,对于目前的应用来讲完全足够了。
虚拟地址的最大宽度可配置,最大为48bit,还可以有36bit,39bit,42bit,47bit


1.	[arch/arm64/Kconfig]  
2.	   
3.	config ARM64_VA_BITS  
4.	        int  
5.	        default 36 if ARM64_VA_BITS_36  
6.	        default 39 if ARM64_VA_BITS_39  
7.	        default 42 if ARM64_VA_BITS_42  
8.	        default 47 if ARM64_VA_BITS_47  
9.	        default 48 if ARM64_VA_BITS_48  
10.	
11.	[arch/arm64/ configs/xj2_debug_defconfig]
12.	CONFIG_ARM64_VA_BITS_39=y

以39bit为例,。用户空间和内核空间大小均为512G。
用户空间范围:0x0000-0000-0000-0000----0x0000-007f-ffff-ffff
内核空间范围:0xffff-ff800-0000-0000—0xffff-ffff-ffff-ffff
在这里插入图片描述
除了虚拟地址宽度可配置外,页大小也是可以配置的,有4K,16K,64K三种页大小,我们使用4K页大小。
内核虚拟地址空间布局
在这里插入图片描述
1、线性映射区域,范围是[PAGE_OFFSET, 2的64次方-1],PAGE_OFFSET = (0xFFFFFFFFFFFFFFFF << (VA_BITS - 1)),长度是内核虚拟地址空间的一半。称为线性映射区域的原因是因为虚拟地址和物理地址是线性的关系:
虚拟地址 = ((物理地址 - PHYS_OFFSET) + PAGE_OFFSET), 其中PHYS_OFFSET是内存的起始物理地址,在ARM中PHYS_OFFSET是0,所以虚拟地址= 物理地址 + PAGE_OFFSET
2、vmemmap 区域的范围是[VMEMMAP_START, PAGE_OFFSET],长度是VMEMMAP_SIZE = (线性映射区域的长度/也长度 * page结构体的长度上限)。内核使用page结构体描述一个物理页,内存的所有物理页对应一个page结构体数组。如果内存的物理地址空间不连续,存在很多漏洞,称为稀疏内存。vmemmap区域是稀疏内存的page结构体数组的虚拟地址空间。
3、PCI I/O区域长度16M,是PCI设备的I/O地址空间
4、固定映射区域是编译时的特殊虚拟地址,编译的时候是一个常量,在内核初始化的时候映射到物理地址,dtb上电映射就在这个区域中
5、vmalloc区域的范围是[VMALLOC_START,VMALLOC_END],起始地址是VMALLOC_START,等于内核模块区域的结束地址,结束地址VMALLOC_END = (PAGE_OFFSET - PUD_SIZE - VMEMMAP_SIZE- 64KB),其中PUD_SIZE是页上级目录表项映射的地址空间的长度。
vmalloc区域是函数vmalloc使用的虚拟地址空间,内核使用vmalloc分配虚拟地址空间连续但物理地址空间不连续的内存。
内核的镜像就存在于vmalloc区域当中,起始虚拟地址是KIMAGE_VADDR + TEXT_OFFSET,其中KIMAGE_VADDR是内核镜像的虚拟地址的基准值,等于内核区域的结束地址MODULES_END,TEXT_OFFSET是内存中的内核镜像相对于内存起始位置的偏移。
6、内核模块区域长度128M,是内核模块使用的虚拟地址空间
7、KASAN区域起始地址内核虚拟空间的起始地址,长度是内核虚拟地址空间长度1/8















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