20、内核内存管理全解析

内核内存管理全解析

1. 内核内存概述

内核运行操作系统需要内存，用于存储内核代码、数据和数据结构。内核使用虚拟内存，并通过内存管理单元将虚拟地址转换为物理页。内核有自己的地址空间和虚拟内存布局，其大部分内存是非分页的，即“固定”的。这是因为内核在执行操作系统任务时需要确保内存的可用性，若在执行内存管理任务时发生缺页错误，可能会导致死锁。不过，Solaris 允许部分内核组件从可分页内存中分配，主要用于轻量级进程线程栈。

内核内存由物理内存到内核虚拟地址空间的多种映射组成，通过一系列分层的内核内存分配器进行分配。其中， segkmem 内核段驱动用于映射非分页内核内存， segkp 段驱动用于映射可分页内核内存。在支持大页面的平台上，内核的关键和常用部分会从 4MB 大页面进行映射，以提高硬件 TLB 的效率。

2. 内核虚拟内存布局

2.1 内核地址空间

内核虚拟内存布局因平台而异，主要取决于平台的 MMU 架构。除 sun4u 平台外，其他平台的内核使用进程和内核共享的通用虚拟地址空间的顶部 256MB 或 512MB。这种共享方式限制了可用的内核虚拟地址空间大小，在一些较旧的平台上影响较大。而 sun4u 平台的内核有自己的虚拟地址空间上下文，32 位内核的地址空间为 4GB，64 位内核则覆盖整个 64 位地址范围。

内核虚拟地址空间包含以下主要映射：
- 内核代码和数据（内核二进制文件的映射）
- 内核映射空间（数据结构、缓存等）
- 32 位内核映射（仅