1 高端内存与内核映射
尽管vmalloc函数族可用于从高端内存域向内核映射页帧(这些在内核空间中通常是无法直接看到的), 但这并不是这些函数的实际用途.
重要的是强调以下事实 : 内核提供了其他函数用于将ZONE_HIGHMEM页帧显式映射到内核空间, 这些函数与vmalloc机制无关. 因此, 这就造成了混乱.
而在高端内存的页不能永久地映射到内核地址空间. 因此, 通过alloc_pages()函数以__GFP_HIGHMEM标志获得的内存页就不可能有逻辑地址.
在x86_32体系结构总, 高于896MB的所有物理内存的范围大都是高端内存, 它并不会永久地或自动映射到内核地址空间, 尽管X86处理器能够寻址物理RAM的范围达到4GB(启用PAE可以寻址64GB), 一旦这些页被分配, 就必须映射到内核的逻辑地址空间上. 在x86_32上, 高端地址的页被映射到内核地址空间(即虚拟地址空间的3GB~4GB)
内核地址空间的最后128 MiB用于何种用途呢?
该部分有3个用途。
虚拟内存中连续、但物理内存中不连续的内存区，可以在vmalloc区域分配. 该机制通常用于用户过程, 内核自身会试图尽力避免非连续的物理地址。内核通常会成功，因为大部分大的内存块都在启动时分配给内核，那时内存的碎片尚不严重。但在已经运行了很长时间的系统上, 在内核需要物理内存时, 就可能出现可用空间不连续的情况. 此类情况, 主要出现在动态加载模块时.
持久映射用于将高端内存域中的非持久页映射到内核中
固定映射是与物理地址空间中的固定页关联的虚拟地址空间项，但具体关联的页帧可以自由选择. 它与通过固定公式与物理内存关联的直接映射页相反，虚拟固定映射地址与物理内存位置之间的关联可以自行定义，关联建立后内核总是会注意到的.
在这里有两个预处理器符号很重要 __VMALLOC_RESERVE设置了vmalloc区域的长度, 而MAXMEM则表示内核可以直接寻址的物理内存的最大可能数量.
内核中, 将内存划分为各个区域是通过图3-15所示的各个常数控制的。根据内核和系统配置, 这些常数可能有不同的值。直接映射的边界由high_memory指定。
- 直接映射区
线性空间中从3G开始最大896M的区间, 为直接内存映射区，该区域的线性地址和物理地址存在线性转换关系：线性地址=3G+物理地址。
- 动态内存映射区
该区域由内核函数vmalloc来分配, 特点是 : 线性空间连续, 但是对应的物理空间不一定连续. vmalloc分配的线性地址所对应的物理页可能处于低端内存, 也可能处于高端内存.
- 永久内存映射区
该区域可访问高端内存. 访问方法是使用alloc_page(_GFP_HIGHMEM)分配高端内存页或者使用kmap函数将分配到的高端内存映射到该区域.
- 固定映射区
该区域和4G的顶端只有4k的隔离带，其每个地址项都服务于特定的用途，如ACPI_BASE等。
说明
注意用户空间当然可以使用高端内存，而且是正常的使用，内核在分配那些不经常使用的内存时，都用高端内存空间(如果有)，所谓不经常使用是相对来说的，比如内核的一些数据结构就属于经常使用的，而用户的一些数据就属于不经常使用的。用户在启动一个应用程序时，是需要内存的，而每个应用程序都有3G的线性地址，给这些地址映射页表时就可以直接使用高端内存。
而且还要纠正一点的是：那128M线性地址不仅仅是用在这些地方的，如果你要加载一个设备，而这个设备需要映射其内存到内核中，它也需要使用这段线性地址空间来完成，否则内核就不能访问设备上的内存空间了.
总之，内核的高端线性地址是为了访问内核固定映射以外的内存资源。进程在使用内存时，触发缺页异常，具体将哪些物理页映射给用户进程是内核考虑的事情. 在用户空间中没有高端内存这个概念.
即内核对于低端内存, 不需要特殊的映射机制, 使用直接映射即可以访问普通内存区域, 而对于高端内存区域, 内核可以采用三种不同的机制将页框映射到高端内存 : 分别叫做永久内核映射、临时内核映射以及非连续内存分配
2 持久内核映射
如果需要将高端页帧长期映射(作为持久映射)到内核地址空间中, 必须使用kmap函数. 需要映射的页用指向page的指针指定，作为该函数的参数。该函数在有必要时创建一个映射(即，如果该页确实是高端页), 并返回数据的地址.
如果没有启用高端支持, 该函数的任务就比较简单. 在这种情况下, 所有页都可以直接访问, 因此只需要返回页的地址, 无需显式创建一个映射.
如果确实存在高端页, 情况会比较复杂. 类似于vmalloc, 内核首先必须建立高端页和所映射到的地址之间的关联. 还必须在虚拟地址空间中分配一个区域以映射页帧, 最后, 内核必须记录该虚拟区域的哪些部分在使用中, 哪些仍然是空闲的.
2.1 数据结构
内核在IA-32平台上在vmalloc区域之后分配了一个区域, 从PKMAP_BASE到FIXADDR_START. 该区域用于持久映射. 不同体系结构使用的方案是类似的.
永久内核映射允许内核建立高端页框到内核地址空间的长期映射。 他们使用着内核页表中一个专门的页表, 其地址存放在变量pkmap_page_table中, 页表中的表项数由LAST_PKMAP宏产生. 因此，内核一次最多访问2MB或4MB的高端内存.
#define PKMAP_BASE (PAGE_OFFSET - PMD_SIZE)页表映射的线性地址从PKMAP_BASE开始. pkmap_count数组包含LAST_PKMAP个计数器，pkmap_page_table页表中的每一项都有一个。
// http://lxr.free-electrons.com/source/mm/highmem.c?v=4.7#L126
static int pkmap_count[LAST_PKMAP];
static __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(kmap_lock);
pte_t * pkmap_page_table;高端映射区逻辑页面的分配结构用分配表(pkmap_count)来描述，它有1024项，对应于映射区内不同的逻辑页面。当分配项的值等于0时为自由项，等于1时为缓冲项，大于1时为映射项。映射页面的分配基于分配表的扫描，当所有的自由项都用完时，系统将清除所有的缓冲项，如果连缓冲项都用完时，系统将进入等待状态。
// http://lxr.free-electrons.com/source/mm/highmem.c?v=4.7#L126
/*
高端映射区逻辑页面的分配结构用分配表(pkmap_count)来描述，它有1024项，
对应于映射区内不同的逻辑页面。当分配项的值等于零时为自由项，等于1时为
缓冲项，大于1时为映射项。映射页面的分配基于分配表的扫描，当所有的自由
项都用完时，系统将清除所有的缓冲项，如果连缓冲项都用完时，系
统将进入等待状态。
*/
static int pkmap_count[LAST_PKMAP];pkmap_count(在mm/highmem.c?v=4.7, line 126定义)是一容量为LAST_PKMAP的整数数组, 其中每个元素都对应于一个持久映射页。它实际上是被映射页的一个使用计数器，语义不太常见.
内核可以