frannco Asked: 2024-12-27 02:57:06 +0800 CST2024-12-27 02:57:06 +0800 CST 2024-12-27 02:57:06 +0800 CST 如果内核使用超过 1gb 会发生什么情况？ 772 我正在学习操作系统，有两件事我想了解。 假设地址空间划分为1/3gb（1gb用于内核，3gb用于进程）。 如果内核需要使用超过 1gb 会发生什么情况？ 在启动的时候，如果没有进程，内核是如何映射的？ 如果答案详细，但解释得当，以便计算机科学专业一年级学生（我）能够理解，我将不胜感激。谢谢！ linux 2 个回答 Voted Johan Myréen 2024-12-30T04:34:22+08:002024-12-30T04:34:22+08:00 内核不需要使用大量内存，但它需要从虚拟地址到物理内存的映射。当处理器启用分页时，访问内存的唯一方法是通过分页机制，即 CPU 指令使用的地址是虚拟地址，而不是物理地址。内核映射是内核能够访问物理内存的任何部分所必需的，例如在将它们映射到进程的地址空间之前访问零页。 Linux 在 20 世纪 90 年代初设计时，目标是在 80386 上运行，该处理器提供 32 位虚拟地址空间。然而，当时典型的 PC 的物理内存不超过 8 兆字节。内核设计为创建 1:1 映射，其中虚拟地址 0xC0000000 指向物理地址 0，虚拟地址 0xC0001000 指向物理地址 0x1000，依此类推，直到物理内存的末尾。内核的代码和数据使用部分地址空间，但大部分内存是可分配给进程的“空闲”页面。 此模型中的进程地址空间被映射到 3 GB 以下的地址空间。多个映射到同一物理内存页的映射可以共存。分配给正在运行的进程的内存页至少有两个映射，即上面描述的“内核视图”和使用 3 GB 以下地址的“进程视图”。 随着 PC 的 RAM 容量不断增加，原本豪华的 1 GB 内核空间变得拥挤不堪，因此引入了各种权宜之计。例如，我们采用了 2 GB + 2 GB 的分割，这样就可以使用 2 GB 的 RAM，但同时将进程地址空间限制为 2 GB。“最终”解决方案当然是转向 64 位处理器，这暂时解决了这个问题。 Best Answer Marcus Müller 2024-12-27T04:58:20+08:002024-12-27T04:58:20+08:00 假设地址空间划分为1/3gb（1gb用于内核，3gb用于进程）。 但事实并非如此。在可以运行 Linux 的机器上，没有这样的静态地址空间划分——恰恰相反，进程和内核使用的虚拟地址空间可以（相对）任意。 请注意，我说的是复数“虚拟地址空间”：不同的进程和内核对物理地址空间都有不同的“看法”，而物理地址空间本身并不是线性的。所以，我不确定这个界限从何而来。 如果内核需要使用超过 1gb 会发生什么情况？ 分配超过 1 GB。 在启动的时候，如果没有进程，内核是如何映射的？ 在启动时，内核会启用（取决于您使用的 CPU 架构）内存保护，并开始映射自己的内存空间。它会主动随机化该映射 - KASLR。 我不确定你为什么认为 1 GB 有什么特别之处。其实没什么特别的！内核会根据需要映射其内存。 您指的是即将消亡的 32 位 i386 架构的限制吗？在早期版本的 Linux 中，内核地址空间中有一个常量映射PAGE_OFFSET（如果我没记错的话，确实是 1 GB？），而用户空间内存空间可能已“映射”到该常量映射之上。 因此，无论您从什么材料中学习这一点：都需要更新，并且肯定早于https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_page-table_isolation。
内核不需要使用大量内存，但它需要从虚拟地址到物理内存的映射。当处理器启用分页时，访问内存的唯一方法是通过分页机制，即 CPU 指令使用的地址是虚拟地址，而不是物理地址。内核映射是内核能够访问物理内存的任何部分所必需的，例如在将它们映射到进程的地址空间之前访问零页。
Linux 在 20 世纪 90 年代初设计时，目标是在 80386 上运行，该处理器提供 32 位虚拟地址空间。然而，当时典型的 PC 的物理内存不超过 8 兆字节。内核设计为创建 1:1 映射，其中虚拟地址 0xC0000000 指向物理地址 0，虚拟地址 0xC0001000 指向物理地址 0x1000，依此类推，直到物理内存的末尾。内核的代码和数据使用部分地址空间，但大部分内存是可分配给进程的“空闲”页面。
此模型中的进程地址空间被映射到 3 GB 以下的地址空间。多个映射到同一物理内存页的映射可以共存。分配给正在运行的进程的内存页至少有两个映射，即上面描述的“内核视图”和使用 3 GB 以下地址的“进程视图”。
随着 PC 的 RAM 容量不断增加，原本豪华的 1 GB 内核空间变得拥挤不堪，因此引入了各种权宜之计。例如，我们采用了 2 GB + 2 GB 的分割，这样就可以使用 2 GB 的 RAM，但同时将进程地址空间限制为 2 GB。“最终”解决方案当然是转向 64 位处理器，这暂时解决了这个问题。
但事实并非如此。在可以运行 Linux 的机器上，没有这样的静态地址空间划分——恰恰相反，进程和内核使用的虚拟地址空间可以（相对）任意。
请注意，我说的是复数“虚拟地址空间”：不同的进程和内核对物理地址空间都有不同的“看法”，而物理地址空间本身并不是线性的。所以，我不确定这个界限从何而来。
分配超过 1 GB。
在启动时，内核会启用（取决于您使用的 CPU 架构）内存保护，并开始映射自己的内存空间。它会主动随机化该映射 - KASLR。
我不确定你为什么认为 1 GB 有什么特别之处。其实没什么特别的！内核会根据需要映射其内存。
您指的是即将消亡的 32 位 i386 架构的限制吗？在早期版本的 Linux 中，内核地址空间中有一个常量映射
PAGE_OFFSET（如果我没记错的话，确实是 1 GB？），而用户空间内存空间可能已“映射”到该常量映射之上。因此，无论您从什么材料中学习这一点：都需要更新，并且肯定早于https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_page-table_isolation。