用户态的寻址范围是0-3G，内核态的寻址范围3-4G，当时这是基于32位操作系统而言的，目前大部分芯片都支持64位了。

用户态和内核态不同的虚拟地址，可能映射的是同一块物理地址。

高端内存是Linux中一个重要的概念，初涉Linux时曾经对这个概念非常迷惑。实际上这个概念比较简单，理解这个概念，需要追溯一下Linux的内存管理。

    从前，CPU的地址总线只有32位。32的地址总线无论是从逻辑上还是从物理上都只能描述4G的地址空间，在物理上理论上最多拥有 4G内存（除了IO地址空间，实际内存容量小于4G），逻辑空间也只能描述4G的线性地址空间。为了合理的利用4G空间，Linux采用了3：1的策略，即内核占用1G的线性地址空间，用户占用3G的线性地址空间。所以用户进程的地址范围从0~3G，内核地址范围从3G~4G，也就是说，内核空间只能管理 1G的内存。对于如此紧张的线性地址资源，内核空间与用户空间的肆意瓜分，导致了内存管理上的问题：当物理内存大于1G时，内核线性地址空间小于实际的物理内存容量，内核如何实现对大于1G内存的管理呢？说到这里，需要提一下内核空间对内存的管理方法。一方面为了提高内核空间对内存的管理效率；另一方面，为了简化内核空间对内存的管理方法，内核采用线性映射的方法实现对内存的管理，从Linux实现的方法来看，物理地址与内核的虚拟地址只差一个偏移量。所以，当物理内存大于1G时，物理内存无法全部映射到内核线性地址空间，这就产生了上述问题。

        从上述描述可以看出，地址空间大于1G的内存区域称之为高端内存，同理，小于1G的内存区域称之为低端内存。高端内存的管理需要进行非线性映射，为此，在内核线性地址空间预留了128M的空间，位于线性地址空间的高端。如今，CPU的地址总线都扩大到64位了，线性地址资源非常丰富，所以，可以给内核空间预留足够的线性地址资源，在最近一段时间内，内核线性地址资源与物理内存容量之间的矛盾将不再突出，高端内存的概念也就在64位CPU上消失了。

Linux将3GB开始的内核虚拟地址空间的896M地址直接映射到物理地址空间的0-896M，这部分是永久性映

射，剩下的128M则可根据需要进行动态映射，也称临时性映射。

只有在物理内存大小超过了内核虚拟地址空间的时候，才会存在高端内存，否则内核虚

拟地址空间的大小已经使其足够访问所有的物理内存了。

三种类型的区域如下：

ZONE_DMA        内存开始的16MB

ZONE_NORMAL       16MB~896MB

ZONE_HIGHMEM       896MB ~ 结束

那么如内核是如何借助128MB高端内存地址空间是如何实现访问可以所有物理内存？

当内核想访问高于896MB物理地址内存时，从0xF8000000 ~ 0xFFFFFFFF地址空间范围内找一段相应大小空闲的逻辑地址空间，借用一会。借用这段逻辑地址空间，建立映射到想访问的那段物理内存（即填充内核PTE页面表），临时用一会，用完后归还。这样别人也可以借用这段地址空间访问其他物理内存，实现了使用有限的地址空间，访问所有所有物理内存。如下图。

我们可以知道高端内存的最基本思想：借一段地址空间，建立临时地址映射，用完后释放，达到这段地址空间可以循环使用，访问所有物理内存。

看到这里，不禁有人会问：万一有内核进程或模块一直占用某段逻辑地址空间不释放，怎么办？若真的出现的这种情况，则内核的高端内存地址空间越来越紧张，若都被占用不释放，则没有建立映射到物理内存都无法访问了。

在香港尖沙咀有些写字楼，洗手间很少且有门锁的。客户要去洗手间的话，可以向前台拿钥匙，方便完后，把钥匙归还到前台。这样虽然只有一个洗手间，但可以满足所有客户去洗手间的需求。要是某个客户一直占用洗手间、钥匙不归还，那么其他客户都无法上洗手间了。Linux内核高端内存管理的思想类似。

对于高端内存，可以通过 alloc_page() 或者其它函数获得对应的 page，但是要想访问实际物理内存，还得把 page 转为线性地址才行（为什么？想想 MMU 是如何访问物理内存的），也就是说，我们需要为高端内存对应的page 找一个线性空间，这个过程称为高端内存映射。

对应高端内存的3部分，高端内存映射有三种方式：
映射到”内核动态映射空间”（noncontiguous memory allocation）
这种方式很简单，因为通过 vmalloc() ，在”内核动态映射空间”申请内存的时候，就可能从高端内存获得页面（参看 vmalloc 的实现），因此说高端内存有可能映射到”内核动态映射空间”中。

持久内核映射（permanent kernel mapping）
如果是通过 alloc_page() 获得了高端内存对应的 page，如何给它找个线性空间？
内核专门为此留出一块线性空间，从 PKMAP_BASE 到 FIXADDR_START ，用于映射高端内存。在 2.6内核上，这个地址范围是 4G-8M 到 4G-4M 之间。这个空间起叫”内核永久映射空间”或者”永久内核映射空间”。这个空间和其它空间使用同样的页目录表，对于内核来说，就是 swapper_pg_dir，对普通进程来说，通过 CR3 寄存器指向。通常情况下，这个空间是 4M 大小，因此仅仅需要一个页表即可，内核通过来pkmap_page_table 寻找这个页表。通过 kmap()，可以把一个 page 映射到这个空间来。由于这个空间是 4M 大小，最多能同时映射 1024 个 page。因此，对于不使用的的 page，及应该时从这个空间释放掉（也就是解除映射关系），通过 kunmap() ，可以把一个 page 对应的线性地址从这个空间释放出来。

临时映射（temporary kernel mapping）
内核在 FIXADDR_START 到 FIXADDR_TOP 之间保留了一些线性空间用于特殊需求。这个空间称为”固定映射空间”在这个空间中，有一部分用于高端内存的临时映射。

这块空间具有如下特点：
（1）每个 CPU 占用一块空间
（2）在每个 CPU 占用的那块空间中，又分为多个小空间，每个小空间大小是 1 个 page，每个小空间用于一个目的，这些目的定义在 kmap_types.h 中的 km_type 中。

当要进行一次临时映射的时候，需要指定映射的目的，根据映射目的，可以找到对应的小空间，然后把这个空间的地址作为映射地址。这意味着一次临时映射会导致以前的映射被覆盖。通过 kmap_atomic() 可实现临时映射。