为什么我们需要在x86上使用zone_highmem？

Question

在linux内核中，mem_map是包含所有“struct page”描述符的数组。这些页面包含lowmem中的128MiB内存，用于动态映射highmem。

由于lowmem大小为1GiB，因此mem_map数组只有1GiB / 4KiB = 256KiB条目。如果每个条目大小为32字节，则mem_map内存大小= 8MiB。但是如果我们可以使用mem_map映射所有4GiB物理内存（如果我们在x86-32上有这么多物理内存可用），则mem_map数组将占用32MiB，这不是很多内核内存（或者是我错了吗？）

所以我的问题是：为什么我们首先需要将低128MiB用于间接高精度映射？或换句话说，为什么不直接在内核空间中映射所有最大4GiB物理内存（如果可用）？

注意：如果我对上面的内核源码的理解有误，请更正。谢谢！

Answer 1

看这里：http://www.xml.com/ldd/chapter/book/ch13.html

内核低内存是“真正的”内存映射，在x86上使用32位指针进行寻址
内核高内存是“虚拟”内存映射，使用x86上的虚拟结构进行寻址
您不希望将它全部映射到内核地址空间，因为您无法始终解决所有这些问题，并且您需要大部分内存用于虚拟内存段（虚拟，页面映射的进程空间。）

至少，这就是我读它的方式。哇，这是你提出的一个复杂的问题
为了引起更多混淆，第13章讨论了一些无法解决32位空间的PCI设备，这是我之前评论的起源：

在x86上，由于DMA寻址问题，一些内核内存使用仅限于第一千兆字节的内存。我不是100％熟悉这个主题，但PCI总线上有DMA的共处模式。这可能就是你所看到的。

Answer 2

当使用物理地址扩展时，3.6 GB不是天花板，这在大多数现代x86主板上都是常用的，特别是对于内存热插拔。

Answer 3

  

或换句话说，为什么不映射所有那些最大的4GiB物理   内核空间中的内存（如果可用）直接？

一个原因是用户空间：每个使用空间进程都有自己的虚拟地址空间。假设你在x86上有4Gb的RAM。因此，如果我们建议内核拥有1Gb内存（~800直接映射+ ~200 vmalloc），那么所有其他~3Gb应该动态分布在用户空间中旋转的进程之间。那么当你有几个地址空间时，如何直接映射4Gbs？

  

为什么我们在x86上需要zone_highmem？

原因是一样的。对于低内存，内核仅保留~800Mb。所有其他内存将仅按需分配并与特定虚拟地址连接。例如，如果要执行二进制文件，将创建一个新的虚拟地址空间，并将分配一些页面来存储二进制代码和数据（堆，堆栈......）。因此，高mem的关键属性是提供动态内存分配请求，你事先不知道用户空间会触发什么......