内核虚拟地址和内核逻辑地址的区别？答案

【问题标题】：Difference between Kernel Virtual Address and Kernel Logical Address?内核虚拟地址和内核逻辑地址的区别？
【发布时间】：2012-02-01 06:26:09
【问题描述】：

我无法准确区分内核逻辑地址和虚拟地址。在 Linux 设备驱动程序书中，它说所有逻辑地址都是内核虚拟地址，并且虚拟地址没有任何线性映射。但是，当我们说它是合乎逻辑的，当我们说虚拟时，我们在什么情况下使用这两个？

【问题讨论】：

标签： linux-kernel linux-device-driver

【解决方案1】：

Linux内核映射属于内核的大部分虚拟地址空间，以物理内存第一部分的偏移量进行1:1映射。（对于 32 位 x86 而言，1Gb 略低于 1Gb，对于其他处理器或配置可能会有所不同）。例如，对于 x86 上的内核代码，地址 0xc00000001 映射到物理地址 0x1。

这称为逻辑映射 - 一种 1:1 映射（带有偏移），允许内核访问机器的大部分物理内存。

但这还不够 - 有时我们在 32 位机器上拥有超过 1Gb 的物理内存，有时我们想要将非连续物理内存块引用为连续的以使事情变得简单，有时我们想要映射内存映射的 IO 区域，这些区域是不是内存。

为此，内核在其虚拟地址空间的顶部保留一个区域，在该区域中执行“随机”页到页映射。那里的映射不遵循逻辑映射区域的 1:1 模式。这就是我们所说的虚拟映射。

重要的是要补充一点，在许多平台上（x86 就是一个例子），逻辑和虚拟映射都是使用相同的硬件机制（TLB 控制虚拟内存）完成的。在许多情况下，“逻辑映射”实际上是使用处理器的虚拟内存设施完成的，所以这可能有点令人困惑。因此，不同之处在于完成映射的模式：逻辑为 1:1，虚拟为随机。

【讨论】：

您好，我有一个困惑：在具有 512MB 物理 RAM 的系统上，所有 512MB 都 1:1 映射到 3GB ~ 3GB + 512MB 内核逻辑空间，没有高内存。现在内核要访问虚拟地址 3GB + 0x10000，它直接映射到物理地址 0x10000，如果这个物理帧已经被使用（例如被用户进程），会发生什么？

【解决方案2】：

寻址方式基本上有3种，分别是

逻辑寻址：地址由基址和偏移量组成。这只不过是分段寻址，其中程序中的地址（或偏移量）始终与段描述符中的基值一起使用
线性寻址：也称为虚拟地址。这里的地址是连续的，但物理地址不是。分页用于实现这一点。
物理寻址：主存储器上的实际地址！

现在，在 linux 中，内核内存（在地址空间中）超过 3 GB（3GB 到 4GB），即 0xc000000..内核使用的地址不是物理地址。为了映射虚拟地址，它使用 PAGE_OFFSET。必须注意不涉及页面翻译。即这些地址本质上是连续的。但是，这有一个限制，即 x86 上的 896 MB。超出哪个分页用于翻译。当你使用vmalloc时，这些地址被返回来访问分配的内存。

简而言之，当有人在用户空间的上下文中引用虚拟内存时，就是通过分页。如果提到内核虚拟内存，则它是 PAGE_OFFSET 或 vmalloced 地址。

（参考 - 了解 Linux 内核 - 基于 2.6 ）

沙士

【讨论】：

【解决方案3】：

内核逻辑地址是内核代码通过正常的 CPU 内存访问函数可访问的映射。在 32 位系统上，仅存在 4GB 的内核逻辑地址空间，即使使用的物理内存多于该空间。物理内存支持的逻辑地址空间可以用kmalloc分配。

虚拟地址不一定有对应的逻辑地址。您可以使用vmalloc 分配物理内存并取回没有相应逻辑地址的虚拟地址（例如，在具有 PAE 的 32 位系统上）。然后，您可以使用kmap 为该虚拟地址分配一个逻辑地址。

【讨论】：

【解决方案4】：

简单来说，虚拟地址会包含“高端内存”，它不会对物理地址进行 1:1 映射，如果您的 RAM 大小超过内核的地址范围（通常，对于 1G/3G 在X86，你的内存是3G，但你的内核寻址范围是1G），还有kmap()和vmalloc()返回的地址，这需要内核为内存映射建立页表。由于逻辑地址始终是由内核映射的内存（1:1 映射），因此您不需要显式调用内核 API，例如 set_pte 来为特定页面设置页表条目。

所以虚拟地址不能一直是逻辑地址。

【讨论】：