(转)详谈高端内存和低端内存

一、高端内存和低端内存的划分

     Linux物理内存空间分为DMA内存区(DMA Zone)、低端内存区(Normal Zone)与高端内存区(Highmem Zone)三部分。DMA Zone通常很小，只有几十M，低端内存区与高端内存区的划分来源于Linux内核空间大小的限制。

 

 

二、来源：

过去，CPU的地址总线只有32位， 32的地址总线无论是从逻辑上还是从物理上都只能描述4G的地址空间（232=4Gbit），在物理上理论上最多拥有4G内存（除了IO地址空间，实际内存容量小于4G），逻辑空间也只能描述4G的线性地址空间。

为了合理的利用逻辑4G空间，Linux采用了3：1的策略，即内核占用1G的线性地址空间，用户占用3G的线性地址空间。所以用户进程的地址范围从0~3G，内核地址范围从3G~4G，也就是说，内核空间只有1G的逻辑线性地址空间。

如果Linux物理内存小于1G的空间，通常内核把物理内存与其地址空间做了线性映射，也就是一一映射，这样可以提高访问速度。但是，当Linux物理内存超过1G时，线性访问机制就不够用了，因为只能有1G的内存可以被映射，剩余的物理内存无法被内核管理，所以，为了解决这一问题，Linux把内核地址分为线性区和非线性区两部分，线性区规定最大为896M，剩下的128M为非线性区。从而，线性区映射的物理内存成为低端内存，剩下的物理内存被成为高端内存。与线性区不同，非线性区不会提前进行内存映射，而是在使用时动态映射。

三、例子

假设物理内存为2G，则低段的896M为低端内存，通过线性映射给内核使用，其他的1128M物理内存为高端内存，可以被内核的非线性区使用。由于要使用128M非线性区来管理超过1G的高端内存，所以通常都不会映射，只有使用时才使kmap映射，使用完后要尽快用kunmap释放。

对于物理内存为1G的内核，系统不会真的分配896M给线性空间，896M最大限制。下面是一个1.5G物理内存linux系统的真实分配情况，只有721M分配给了低端内存区，如果是1G的linxu系统，分配的就更少了。

MemTotal   1547MB

HighTotal     825MB

LowTotal     721MB

申请高端内存时，如果高端内存不够了，linux也会去低端内存区申请，反之则不行。