内核高内存答案

【问题标题】：Kernel high memory内核高内存
【发布时间】：2012-01-30 20:39:20
【问题描述】：

在操作系统设计中，内核通常被映射到一个高位虚拟内存地址，从而获得对上层内存部分的控制。下面留下的空间用于在用户空间中运行的应用程序，如“Linux 3/1 virtual address split”中所述。

我想知道的是，为什么会做出这个设计决策，或者内核为什么不使用内存的下部？这对我来说不是很清楚，或者我可能监督了一些事情。

编辑：这个问题是关于虚拟地址而不是物理地址。

【问题讨论】：

只是一个猜测：一种约定，更容易记住应该保护哪些内存部分不受用户空间代码的影响
好的，但是内核的内存总是有限的，或者用户空间内存可能被浪费了。因此，当内核需要额外的内存（例如，用于加载模块）时，它可以分配和设置特定的权限来保护它（启用分页时）。

标签： operating-system kernel

【解决方案1】：

这种设计的一些优点/原因：

应用程序不需要关心内核的大小和位置，并且可能会假装它们是内存中唯一的，从大约 0 开始并向上跨越，很少或没有代码和数据重定位。因此，应用程序更易于设计和实现，并且它们不太可能出现与内存管理相关的错误。
应用程序可能会使用更小/更短的地址/指针，从而节省一些内存。
在 x86 CPU 中，16 位和 32 位地址空间从虚拟地址 0 开始，到大约 1MB（对于真实和虚拟 8086 模式）、16 MB（i80286+ 上的 16 位保护模式）和 4 GB 结束（32 位模式，虚幻模式）。将内核放在较低的地址将减少应用程序可用的地址范围（例如：32 位模式下的 16 位应用程序或 64 位模式下的 32 位应用程序）和/或使它们的内存管理复杂化。在 x86 上，将内核移动到虚拟地址空间的顶部通常是有意义的。

可能还有其他原因，通常是特定于平台的。在某些平台上，这两个选项之间可能几乎没有区别。然而在其他人的首选内核位置可能在较低的虚拟地址。细节很重要。

【讨论】：

好的，这对我来说更有意义。但是我现在的理解是这样的：内核实现了虚拟内存管理，从而为所有用户应用程序提供了在地址 0x0 处重定位的能力。如果是这样，那么当内核是唯一控制内存的实例时，内核在内存中的位置就无关紧要了。有意义吗？
不要忘记，在内核进行任何重定位之前，编译器必须生成可重定位的二进制文件。如果每个应用程序都可以从 ~0 开始，二进制文件中的代码可以更简单，二进制文件可能不包含任何重定位信息，编译器可以更简单或做更少的工作。
查看整个系统、内核和应用程序。使内核（一件事）变得更复杂以简化应用程序及其开发通常是有益的，也就是说，简化许多其他事情。这是有道理的，因为应用程序开发人员不是也不应该像内核开发人员那样技术。就像我说的，细节很重要，包括谁做什么。
好的，根据您的评论，我找到了以下Anatomy of a Program in Memory，这实际上是一篇很棒的文章。引起我注意的一句话是：“一旦启用了虚拟地址，它们就会应用于机器中运行的所有软件，包括内核本身。因此必须为内核保留一部分虚拟地址空间”。我以前不知道，它澄清了所有事情，所以谢谢你的“整个系统”提示。但是现在我问自己是否没有更好的方法来处理虚拟内存，但这不属于这里。
@macs 有点话题，但不能分享这个伟大的资源：@987654322@。如果你通过实验室，你会对东西有深刻的理解。