ARM Linux 上的内核内存布局

Russell King <rmk@arm.linux.org.uk>

2005年11月17日 (2.6.15)

本文描述了 Linux 内核在 ARM 处理器上使用的虚拟内存布局。它指出了哪些区域可供平台自由使用，哪些区域被通用代码占用。

ARM CPU 最大能够寻址 4GB 的虚拟内存空间，该空间必须在用户空间进程、内核和硬件设备之间共享。

随着 ARM 架构的成熟，有必要为新功能预留虚拟内存空间的某些区域；因此，随着时间推移，本文档可能会预留更多的虚拟内存空间。

起始	结束	用途
ffff8000	ffffffff	供 copy_user_page / clear_user_page 使用。对于 SA11xx 和 Xscale，这用于设置微缓存（minicache）映射。
ffff4000	ffffffff	ARMv6 及更高版本 CPU 上的缓存别名（cache aliasing）。
ffff1000	ffff7fff	保留。平台不得使用此地址范围。
ffff0000	ffff0fff	CPU 向量页。如果 CPU 支持向量重定位（控制寄存器 V 位），CPU 向量将映射到此处。
fffe0000	fffeffff	XScale 缓存刷新区。这在 proc-xscale.S 中用于刷新整个数据缓存。（XScale 没有 TCM。）
fffe8000	fffeffff	针对 CPU 内部装有 DTCM 的平台的 DTCM 映射区域。
fffe0000	fffe7fff	针对 CPU 内部装有 ITCM 的平台的 ITCM 映射区域。
ffc80000	ffefffff	固定映射（Fixmap）映射区域。由 fix_to_virt() 提供的地址将位于此处。
ffc00000	ffc7ffff	保护区（Guard region）
ff800000	ffbfffff	固件提供的 DT blob 的永久固定只读映射
fee00000	feffffff	PCI I/O 空间的映射。这是 vmalloc 空间内的静态映射。
VMALLOC_START	VMALLOC_END-1	vmalloc() / ioremap() 空间。由 vmalloc/ioremap 返回的内存将动态放置在该区域中。特定于机器的静态映射也通过 iotable_init() 位于此处。VMALLOC_START 基于 high_memory 变量的值，VMALLOC_END 等于 0xff800000。
PAGE_OFFSET	high_memory-1	内核直接映射的 RAM 区域。该区域映射平台的 RAM，通常以 1:1 的关系映射所有平台 RAM。
PKMAP_BASE	PAGE_OFFSET-1	永久内核映射。将 HIGHMEM 页映射到内核空间的一种方法。
MODULES_VADDR	MODULES_END-1	内核模块空间。通过 insmod 插入的内核模块使用动态映射放置在此处。
TASK_SIZE	MODULES_VADDR-1	当启用 KASan 时的 KASan 影子内存。从 MODULES_VADDR 到内存顶部的范围在此处被映射为每字节内存对应 1 位的影子空间。
00001000	TASK_SIZE-1	用户空间映射。线程级映射通过 mmap() 系统调用放置在此处。
00000000	00000fff	CPU 向量页 / 空指针陷阱。不支持向量重映射的 CPU 将其向量页放置在此处。内核和用户空间的空指针解引用也通过此映射捕获。

请注意，与上述区域冲突的映射可能会导致内核无法启动，或者可能导致内核在运行时（最终）发生 panic。

由于未来的 CPU 可能会影响内核映射布局，用户程序绝不能访问未在其 0x0001000 到 TASK_SIZE 地址范围内映射的任何内存。如果它们希望访问这些区域，必须使用 open() 和 mmap() 建立自己的映射。