内存映射相关学习
以前看过一些内存映射相关的文章，最近看到相关的知识，发现一时没办法全部提起来。这个忘性！！！
看样子不写点东西出来，是没办法克服忘性了。
内存映射，其实就是建立物理内存与虚拟内存之间的关系。
物理内存就不用说了，就是实实在在的东东，看得见，摸得着。
虚拟内存是嘛呢？
看名字就知道，是“虚”的，看不见，摸不着。
其实就是操作系统给进程的一个空间，告诉进程有这么多“内存”，需要的话可以分配。
当然，这些内存是“虚”的，不一定真正存在这么多内存，但是确实存在这么多的内存地址空间。
在存在MMU的系统中，无论用户态还是内核态，在访问内存时都必须使用虚拟地址。
因为存在MMU的话，访问内存都会经过MMU，MMU认为告诉它的地址都是虚拟地址。
如果没有操作系统呢？更细一点，如果没有MMU呢？
那也就没有东东来把内存做“虚”了，进程看到的就是实实在在的物理内存，能访问到的内存空间也就是实实在在的物理内存空间。
物理内存空间有多大，这个比较好知道，你装了多大的内存，地址空间就有多大。
那么，虚拟地址空间有多大呢？
这跟cpu的指令宽度有关。
32位cup的话，虚拟地址空间为2^32 bytes，也就是4G Bytes。
64位cpu的话，虚拟地址空间为2^64 bytes，也就是...个天文数字，呵呵，不管它了.
32位系统中，4G的虚拟地址空间怎么分配呢？
所谓的分配，就是划一部分给内核用，剩下的给用户空间用，让两者别打架。
内核空间与用户空间的虚拟地址空间比例一般为1:3或者2:2，这个是可以配置的。
我们以1:3的模式来分析，看物理内存是怎么映射的。
说的内存映射，经常会看到一个图。本来想贴过来，可惜我是在文本文件中编辑的。
没办法，只能依图画“图”，将就着看吧。
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| 用户空间 | 直接映射区 |...| vmalloc 区 |...| 永久映射区 | 固定映射区 |
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虚拟内存的组成部分，基本如上所示。
不过，图中省略了一些gap，即为了防止内存越界访问，留下的一些空洞。
下面看看各个部分都是干嘛的。
用户空间：
就不多说了，这部分地址不会与内存建立直接映射关系。
直接映射区：
看名字就知道，是直接映射过来的。
也就是说，是物理内存一整块，啪！映射到了虚拟地址空间，1对应1，2对应2，当然，要加上开始的偏移量。
例如，物理地址0x123，对应过来就是 PAGE_OFFSET + 0x123，PAGE_OFFSET 就是直接映射区起始点的虚拟地址。
这部分区域的内存可以通过kmalloc分配，通过kfree释放。
通过kmalloc分配得到的内存，在虚拟地址空间连续，在物理内存空间也连续。
注意，kmalloc分配得到的也是虚拟地址，代码中可以访问的只有虚拟地址，因为有MMU存在。
这部分区间有多大呢？
以32位系统为例，在1:3的情况下，即内核区有1G的虚拟空间，减去128M用于高端映射的区域，剩下896M.
也就是说这种情况下，直接映射区的为896M.
如果实际物理内存小于896M，都可以映射到直接映射区。
如果大于896M呢？那也不能浪费，将剩下的内存划到HIGH_MEMORY zone，通过高端映射区，即vmalloc 区、永久映射区、固定映射区，可以访问HIGH_MEMORY zone。
如果32位系统2:2的情况下，内核空间就有2G的虚拟空间，此时直接映射区的大小为：2G - 128M = 1920M。
这种情况下，物理内存小于1920M时，都可以直接映射，只有大于1920M时，才需要使用HIGH_MEMORY。
这部分内存的特点是访问快，因为映射方法简单，只是加上个偏移；缺点是资源有限，大家都想用，久而久之，就被瓜分的乱七八糟，剩下的就不多了，连续的更少。
这个时候，如何还需要虚拟地址空间连续的内存怎么办呢？
vmalloc就派上了用场。
vmalloc 区：
在需要虚拟地址连续，并不要求物理地址连续时，vmalloc 区就派上用场了。
通过函数vmalloc，可以从该区域分配内存。
由于该区域并不直接映射到物理内存，当收到vmalloc请求时，会依次尝试从HIGH, NORNAL, DMA中分配物理内存，并与vmalloc区的虚拟地址进行映射。
也就是说，vmalloc不仅会利用HIGH Memory，也会利用NORMAL Memory和DMA。
但vmalloc要求不高，在kmalloc失败的情况下，vmalloc是有可能成功的，因为它不要求物理内存连续。
这个区域内存的分配与访问比直接映射区要慢。
永久映射区：
这儿的永久并不是真正的永久，而是指在调用kunmap之前，映射是一直存在的。
这一部分内存的使用方法是，先通过alloc_page获取一个内存页，再通过kmap将这个内存页映射到该区域，并得到映射的虚拟地址，之后通过访问虚拟地址即可以访问物理内存页。
注意，kmap是可能会被卡住的，在该区域的虚拟内存全部被映射晚的话，再调用kmap就会被放置到一个等待队列。
当有虚拟内存空出来了，会被唤醒，并完成映射。
所以，中断中是万万用不得kmap的。
那么中断中该用什么呢？固定映射区。
固定映射区：
也叫临时映射区。怎么感觉固定和临时联系不起来？
原来所指的不是一个意思。
固定，是指这个区域已经划分好了，名字都起好了（enum km_type）。
临时，是指不会阻塞，需要映射即映射，有可能会把之前的映射覆盖掉。
原来临时的意思是只能临时用用，之后想再用，就要再映射，因为原来的映射可能已经被覆盖了。
相关函数：kmap_atomic/kunmap_atomic