內(nèi)存映射結(jié)構(gòu)： 1、32位地址線尋址4G的內(nèi)存空間，其中0-3G為用戶程序所獨(dú)有，3G-4G為內(nèi)核占有。
2、struct page：整個(gè)物理內(nèi)存在初始化時(shí)，每個(gè)4kb頁(yè)面生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的struct page結(jié)構(gòu)，這個(gè)page結(jié)構(gòu)就獨(dú)一無(wú)二的代表這個(gè)物理內(nèi)存頁(yè)面，并存放在mem_map全局?jǐn)?shù)組中。
3、段式映射：首先根據(jù)代碼段選擇子cs為索引，以GDT值為起始地址的段描述表中選擇出對(duì)應(yīng)的段描述符，隨后根據(jù)段描述符的基址，本段長(zhǎng)度，權(quán)限信息等進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)成功后。cs：offset中的32位偏移量直接與本段基址相累加，得出最終訪問地址。
0-3G與mem_map的映射方式：
因linux中采用的段式映射為flat模式，所以從邏輯地址到線性地址沒有變化。從段式出來進(jìn)入頁(yè)式，每個(gè)用戶進(jìn)程都獨(dú)自擁有一個(gè)頁(yè)目錄表 （pdt），運(yùn)行時(shí)存放于CR3。 CR3（頁(yè)目錄） + 前10位 => 頁(yè)面表基址 + 中10位 => 頁(yè)表項(xiàng) + 后12位 => 物理頁(yè)面地址
3G-4G與mem_map的映射方式：
分為三種類型：低端內(nèi)存/普通內(nèi)存/高端內(nèi)存。
低端內(nèi)存：3G-3G+16M 用于DMA __pa線性映射
普通內(nèi)存：3G+16M-3G+896M __pa線性映射 （若物理內(nèi)存<896M，則分界點(diǎn)就在3G+實(shí)際內(nèi)存）
高端內(nèi)存：3G+896-4G 采用動(dòng)態(tài)的分配方式
4、高端內(nèi)存(假設(shè)3G+896為高端內(nèi)存起址)
作用：訪問到1G以外的物理內(nèi)存空間。
線性地址共分為三段：vmalloc段/kmap段/kmap_atomic段（針對(duì)與不同的內(nèi)存分配方式）
從內(nèi)存分配函數(shù)的結(jié)構(gòu)來看主要分為下面幾個(gè)部分：
a.伙伴算法(最原始的面向頁(yè)的分配方式)
alloc_pages 接口：
struct page * alloc_page(unsigned int gfp_mask)--分配一頁(yè)物理內(nèi)存并返回該頁(yè)物理內(nèi)存的page結(jié)構(gòu)指針。
struct page * alloc_pages(unsigned int gfp_mask， unsigned int order)--分配 個(gè)連續(xù)的物理頁(yè)并返回分配的第一個(gè)物理頁(yè)的page結(jié)構(gòu)指針。
<釋放函數(shù)：__free_page(s)>
內(nèi)核中定義：#define alloc_page(gfp_mask) alloc_pages(gfp_mask， 0)
最終都是調(diào)用 __alloc_pages.
其中MAX_ORDER 11，及最大分配到到頁(yè)面?zhèn)€數(shù)為2^10（即4M）。
分配頁(yè)后還不能直接用，需要得到該頁(yè)對(duì)應(yīng)的虛擬地址：
void *page_address(struct page *page)；
低端內(nèi)存的映射方式：__va((unsigned long)(page - mem_map) << 12)
高端內(nèi)存到映射方式：struct page_address_map分配一個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)來管理高端內(nèi)存。(內(nèi)核是訪問不到vma的3G以下的虛擬地址的) 具體映射由kmap / kmap_atomic執(zhí)行。
get_free_page接口：(alloc_pages接口兩步的替代函數(shù))
unsigned long get_free_page(unsigned int gfp_mask)
unsigned long __get_free_page(unsigned int gfp_mask)
Unsigned long __get_free_pages(unsigned int gfp_mask， unsigned int order)
<釋放函數(shù)：free_page>
與alloc_page(s)系列最大的區(qū)別是無(wú)法申請(qǐng)高端內(nèi)存，因?yàn)樗祷氐绞且粋€(gè)線性地址，而高端內(nèi)存是需要額外映射才可以訪問的。
b.slab高速緩存（反復(fù)分配很多同一大小內(nèi)存） 注：使用較少
kmem_cache_t* xx_cache；
創(chuàng)建： xx_cache = kmem_cache_create(“name”， sizeof(struct xx)， SLAB_HWCACHE_ALIGN， NULL， NULL)；
分配： kmem_cache_alloc(xx_cache， GFP_KERNEL)；
釋放： kmem_cache_free(xx_cache， addr)；
內(nèi)存池
mempool 不使用。
c.kmalloc（最常用的分配接口） 注：必須小于128KB
GFP_ATOMIC 不休眠，用于中斷處理等情況
GFP_KERNEL 會(huì)休眠，一般狀況使用此標(biāo)記
GFP_USER 會(huì)休眠
__GFP_DMA 分配DMA內(nèi)存
kmalloc/kfree
d.vmalloc/vfree
vmalloc采用高端內(nèi)存預(yù)留的虛擬空間來收集內(nèi)存碎片引起的不連續(xù)的物理內(nèi)存頁(yè)，是用于非連續(xù)物理內(nèi)存分配。
當(dāng)kmalloc分配不到內(nèi)存且無(wú)物理內(nèi)存連續(xù)的需求時(shí)，可以使用。（優(yōu)先從高端內(nèi)存中查找）
e.ioremap()/iounmap()
ioremap()的作用是把device寄存器和內(nèi)存的物理地址區(qū)域映射到內(nèi)核虛擬區(qū)域，返回值為內(nèi)核的虛擬地址。使用的線性地址區(qū)間也在vmmlloc段
注：
vmalloc()與 alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap()；前者不連續(xù)，后者只能映射一個(gè)高端內(nèi)存頁(yè)面
__get_free_pages與alloc_pages(NORMAL)+page_address()； 兩者完全等同
內(nèi)核地址通過 __va/__pa進(jìn)行中低內(nèi)存的直接映射
高端內(nèi)存采用kmap/kmap_atomic的方式來映射
個(gè)人總結(jié)如下：
a.在<128kB的一般內(nèi)存分配時(shí)，使用kmalloc
允許睡眠：GFP_KERNEL
不允許睡眠：GFP_ATOMIC
b.在>128kB的內(nèi)存分配時(shí)，使用get_free_pages，獲取成片頁(yè)面，直接返回虛擬地址（<4M）（或alloc_pages + page_address）
c.b失敗，
如果要求分配高端內(nèi)存：alloc_pages(_GFP_HIGHMEM)+kmap（僅能映射一個(gè)頁(yè)面）
如果不要求內(nèi)存連續(xù)： 則使用vmalloc進(jìn)行分配邏輯連續(xù)的大塊頁(yè)面.(不建議)/分配速度較慢，訪問速率較慢。
d.頻繁創(chuàng)建和銷毀很多較大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用slab.
e.高端內(nèi)存映射：
允許睡眠：kmap (永久映射)
不允許睡眠：kmap_atomic (臨時(shí)映射)會(huì)覆蓋以前到映射（不建議）