今天學習了一下linux的內存管理子系統。這裏總結一下。
linux系統的結構圖如下所示：
它有好幾個部分組成：硬件架構部分（ARCH）、設備驅動、內存管理、網絡棧、進程管理、VFS、系統調用接口。今天簡單介紹一下內存管理子系統——memory managementa。
內存管理子系統主要有這幾個工作：
（1）虛擬地址空間分佈
（1）負責虛擬地址與物理地址的映射
（2）物理地址的分配管理
先簡單介紹虛擬地址空間分佈，如下圖所示：
右邊紅框是linux的虛擬地址空間分佈。一些芯片的數據手冊中介紹的某些寄存器的地址是物理地址，用彙編語言直接操作寄存器的時候會用到物理地址。在linux系統中，或者在軟件編程中，使用的往往是虛擬地址。虛擬地址空間範圍有CPU決定，地址總線爲32位的CPU，它的虛擬地址空間容量有2^32=4GB的空間。
如上圖，linux虛擬地址空間分爲用戶空間和內核空間兩大部分。0~3G是用戶空間，3G~4G是內核空間。（以S5PV210爲例）
內核空間又分爲四個區域：直接映射區、vmalloc區、永久內核映射區、固定映射線性去。這四個區域在虛擬地址到物理地址的映射上有一定區別。
1、用戶空間到物理地址的映射。原來如下圖
cr3寄存器中存放有頁目錄基地址，與虛擬地址的高10位頁目錄偏移量相加，可以找到頁目錄裏面的一個頁目錄項。頁目錄項存放着一個頁表的基地址，該基地址與虛擬地址的中間第12—21位的頁表偏移量相加，即可找到一個物理頁的基地址。物理頁的基地址，加上虛擬地址的低12位的物理頁偏移量，即可得到實際屋物理頁中的物理存儲單元。一個物理頁大小4kb
2、內核空間虛擬地址到物理地址的映射
（1）直接映射區：
該區域範圍是：3G——>3G+896MB。該區域的虛擬地址=3G+物理地址。因此，虛擬地址減去3G即可得到物理地址。物理地址中，896MB以後的區域成爲高端區，896MB以內區域（0~896）稱爲低端區域。直接映射區對應的物理地址是低端區。所以叫它直接映射區。
（2）vmalloc區：該區域虛擬地址即可訪問高端區域，也可訪問低端區域。與物理地址之間沒有簡單映射關係。
（3）永久映射區：固定用來訪問物理地址爲896MB~1G的高端內存的。
（4）固定映射線性區：此區域的虛擬地址用來訪問一些固定的寄存器。
除了直接映射區外，其他區域都要通過相應頁目錄跟頁表來映射到物理地址。
最後介紹一下物理內存的分配管理。如下圖
用malloc、fork、excute、mmap申請內存空間時，返回的虛擬地址並沒有與物理地址相對應，即實際上沒有分配物理地址，僅當訪問虛擬地址時，纔會分配物理內存。
但是用Kmalloc申請內存空間時，返回的虛擬地址已經跟物理地址相對應，即已經分配了物理地址。
以上講的所有操作都是有內存管理子系統完成的。歡迎拍磚。