一、内核启动过程中，关于内存的信息

1. 内核分区

[ 0.000000] Memory: 1024MB = 1024MB total ---->内存的大小是1GB
[ 0.000000] Memory: 810820k/810820k available, 237756k reserved, 272384K highmem
[ 0.000000] Virtual kernel memory layout:
[ 0.000000] vector : 0xffff0000 - 0xffff1000 ( 4 kB) ---->存放中断向量表
[ 0.000000] fixmap : 0xfff00000 - 0xfffe0000 ( 896 kB) ---->固定映射区
[ 0.000000] vmalloc : 0xef800000 - 0xfee00000 ( 246 MB) ---->kmalloc()分配内存的区
[ 0.000000] lowmem : 0xc0000000 - 0xef600000 ( 758 MB) ---->低端内存区，属于GFP_KERNEL标志
[ 0.000000] pkmap : 0xbfe00000 - 0xc0000000 ( 2 MB) ---->
[ 0.000000] modules : 0xbf000000 - 0xbfe00000 ( 14 MB) ---->#insmod *.ko module存放段
[ 0.000000] .text : 0xc0008000 - 0xc0a51018 (10533 kB) ---->代码段和只读的数据段
[ 0.000000] .init : 0xc0a52000 - 0xc0a8f100 ( 245 kB) ---->初始化段，使用__init修饰初始化函数
[ 0.000000] .data : 0xc0a90000 - 0xc0b297d8 ( 614 kB) ---->可读写的数据段
[ 0.000000] .bss : 0xc0b297fc - 0xc0d09488 (1920 kB) ---->未初始化的数据段
[ 0.000000] SLUB: Genslabs=11, HWalign=64, Order=0-3, MinObjects=0, CPUs=8, Nodes=1

[ 4.341000] Freeing init memory: 244K

2. 内核中，内存的分配器

slab —>早期的内存分配器
slob —>SLOB的目标是针对嵌入式系统的，主要是适用于那些内存非常有限的系统，比如32MB以下的内存
slub —>SLUB被很认为是Slab和Slob的取代者，大概在2.6.24/2.6.25将会被同志们抛弃。而SLUB将是未来Linux Kernel中的首选。

二、内核中如何分配内存

例：

struct teacher *my_teacher;
my_teacher = (struct teacher *)kmalloc(sizeof(struct teacher), GFP_KERNEL)
if(my_teacher == NULL)return -1;

1. 应用程序分配内存

#include <stdlib.h> —>标准C库

void *malloc(size_t size);
void free(void *ptr);

2. 驱动程序分配内存—kmalloc()

1）malloc()

static __always_inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)

参数：
size_t size —>分配内存的大小，字节数
gfp_t flags —>分配内存的标志
返回值:
void * —>指向分配后的内存的指针

2)分配内存的标志

GFP_KERNEL ----> 正常的分配内存，分配的内存在lowmem区
GFP_ATOMIC ----> 分配内存的过程是一个原子过程，该过程是不能被打断的，是一个连续的过程，不会产生阻塞。
在中断服务程序中，需要分配内存，则需要使用GFP_ATOMIC关键字。
GFP_DMA ----> 给DMA控制器分配内存。要求分配的内存，物理地址和虚拟地址都是连续的。
注意：使用kmalloc分配内存的时候，内存的分配大小不能超过128KB。

3）释放内存

void kfree(const void *x)

3. 驱动程序分配内存—vmalloc()

void *vmalloc(unsigned long size)
void vfree(const void *addr)

三、kmalloc（）和vmalloc()的区别

1. 分配的大小：kmalloc不超过128kB，而vmalloc没有限制
2. 分配的位置：kmalloc在lowmem区,vmalloc在vmalloc
3. 原子性：kmalloc(size, GFP_ATOMIC),而vmalloc可能会产生阻塞的。
4. 地址的连续性：kmalloc可以保证物理地址和虚拟地址是连续的，而vmalloc不能保证物理地址是连续的。
   虚拟地址到物理地址的映射，是以page为单位的。1page = 4kB

四、MMU

1. 什么是MMU？

MMU — Memory Management Unit ---->内存管理单元
MMU是CPU内核中的一个硬件模块。
Cortex-M 没有MMU的 -----> uCOS-III ARM7
Cortex-A 有MMU的 ---->嵌入式linux ARM9、ARM11

2. MMU的作用？

1）MMU实现虚拟地址到物理地址的转换

 嵌入式linux、WinCE、VxWorks操作系统只能运行在虚拟地址上，不能直接运行在物理地址上。物理地址：硬件平台的地址：原理图、CPU的使用手册、....虚拟地址：操作系统使用的地址：方便内核的保护（用户空间和内核空间）、可以实现不同进程之间的独立地址空间、有利于进程的切换。

2）设置虚拟地址的访问属性

只读、可读写、禁止访问

3. MMU做地址转换的单位

MMU转换地址的时候，不是一个个转换的，而是“一块块”转换的。
1）section（段）：1MB
2）large page（大页）：64KB
3）little page(小页)：4kB ------> linux（page=4kB）
4）tiny page（极小页）：1KB

4. MMU的工作原理

简单理解—>查表

1）表

page table(页表)，页表是在使用MMU之前，就需要现在内存中创建一个页表，页表的首地址叫TTB，该地址要保存到MMU的寄存器中。
当打开MMU后，MMU自动去查找页表，然后得到虚拟地址和物理地址的关系。

2）表的索引

表的索引是虚拟地址。

3）表的内容

是虚拟地址和物理地址的对应关系，和访问属性。

5. MMU和ioremap之间的关系

虚拟地址 = ioremap(物理地址的开始，物理地址的大小)
ioremap()是一个改写页表的过程，重新定义了物理地址和虚拟地址的对应关系。

6. MMU和cache的关系