linux - 多个进程的Linux内核逻辑地址

Question

据我了解，“每个进程的地址空间分为用户空间/内核空间的3G / 1G，而1G（少一点）与物理地址一一映射，称为内核逻辑地址”。现在，我的问题是，系统上运行着多个进程，所有进程如何与物理地址进行一对一的映射？例如，当内核在进程 A 的上下文中访问内核逻辑地址时，现在发生了抢占，当内核访问进程 B 的上下文中的逻辑地址时会发生什么？

在类似的情况下，只有 512MB RAM 的 PC 会发生什么？这些 PC 的 1G 内核空间的一对一映射是如何发生的？

Answer 1

这是一个链接，它为我的问题提供了很好的说明。

http://duartes.org/gustavo/blog/post/anatomy-of-a-program-in-memory

“在 Linux 中，内核空间始终存在，并在所有进程中映射相同的物理内存。内核代码和数据始终是可寻址的，随时准备处理中断或系统调用。相比之下，用户模式部分的映射每当发生进程切换时，地址空间都会发生变化：”

回答问题的第一部分：Linux 内核空间在所有进程中保持相同，并且进程上下文切换无关紧要。内核空间在所有进程上下文中保持映射到相同的 RAM 页。

回答问题的第二部分：物理 RAM 大小（512 MB 或 2GB）的大小与内核地址空间无关。与规则一样，内核有 1G 的内核地址空间可用，无论它进行什么分配，都使用这些地址。将这些地址映射到可用 RAM（512MB 或 2GB）是 MMU 的工作。在 1G 或更多 RAM 的情况下，整个 1G 将被映射为内核地址空间，而在 512 MB RAM 的情况下，它将是 512MB。它不会损害用户空间地址，因为一切都是虚拟地址，它们将根据需要被换出，包括内核空间页面的那些。

注意：这里我假设 1G/3G 拆分，这不是硬性规定。

Answer 2

首先考虑总虚拟地址空间的内核部分（比如说 1GB）并没有全部被使用可能会有所帮助。并且总的物理内存并没有全部映射到内核空间。

内核空间将具有它使用的物理 RAM 的虚拟内存映射，以及定义的任何内存映射外围设备。那些没有分页。

用户空间中的每个进程可以为其代码+数据拥有多达 3 GB 的虚拟内存。对于物理内存，有两个极端，看看每一个都可能会有所启发。

大物理内存：如果处理器支持大物理寻址，例如 36 位，则可能有 64 GB 的物理内存。您可以有多个进程，每个进程都有 3 GB 代码+数据，它们甚至不必将页面交换到辅助存储。每个上下文切换都会设置 MMU 以将新执行进程的物理内存映射回用户空间。

小物理内存：假设有 512 MB，内核使用其中的 128 MB。剩余的 384 MB 将保存用户进程的代码+数据。如果用户进程需要更多，页面将根据需要在辅助存储和 RAM 之间交换。

Answer 3

好吧，在传统的多核系统中，所有处理器都可以访问所有 RAM。在 Linux 中，每个进程在 3GB 端都有自己的地址空间，而 1GB 端保持不变（我认为）因为内核在某种程度上是一个始终存在的进程。因为虚拟内存的内核部分保持不变（因此，有一个内核地址空间），所以当它抢占一个进程时，内核地址空间不会改变。

很简单，内核只映射那些 512 MB。其他 512 MB 的虚拟地址空间只是映射到空页面条目，它只是告诉 CPU 在该地址不应访问任何内存，并在访问时引发 CPU 异常。