在内核进行page初始化以及mmu配置之前，首先需要知道整个memory map。
PAGE_OFFSET Start address of Kernel space 0xC000_0000
lowmem Kernel direct-mapped RAM region (1:1 mapping) Maximum 896M
HIGH_MEMORY End address of lowmem PAGE_OFFSET + MEMORY_SIZE
pkmap 用来把HIGHMEM page 永久映射到 kernel space 2MB (这个大小每个平台不一样) kmap() / kunmap()
Page gap To against out-of-bounds errors 8MB
vmalloc vmalloc() / ioremap() space
DMA DMA memory mapping region
Fixmap kmap()可能会进入睡眠，所以不能用在中断上下文等地方. 所以Fixmap就是用于在中断上下文中把 highmem映射到内核空间的. Mapping HIGHMEM pages atomically kmap_atomic() ：Fixmap在使用这个函数，所以可以在中断上下文中使用
Vector CPU vectors are mapped here
Modules Kernel modules inserted via insmod are placed here 16MB (14MB, if HIGHMEM is enabled)
在内核初始化的时候，上面说的lowmemory中，还需要去除一些reserved memory。这些预留的内存是供一些外设使用的。下面来看一下预留内存的去除方式以及内核怎么读取预留的。 (这里不包含具体的内存分配内容，比如slab或者buddy系统等)。
以高通平台为例，bootloader中有如下函数会负责更新device tree中的memory node
int update_device_tree() { ... ret = fdt_path_offset(fdt, "/memory"); offset = ret; ret = target_dev_tree_mem(fdt, offset); ...}“/memory”一般定义在sekeleton.dtsi，这也是为什么虽然skeleton.dtsi文件里边都是空的内容，但还是需要include这个文件的原因。
//skeleton64.dtsi/ { #address-cells = <2>; #size-cells = <2>; cpus { }; soc { }; chosen { }; aliases { }; memory { device_type = "memory"; reg = <0 0 0 0>; };};然后在kernel里调用如下函数来读取memory大小等赋值给memblock变量：
setup_machine_fdt(){ ... of_scan_flat_dt(early_init_dt_scan_memory, NULL); ...}int __init early_init_dt_scan_memory(unsigned long node, const char *uname, int depth, void *data){ const char *type = of_get_flat_dt_PRop(node, "device_type", NULL); const __be32 *reg, *endp; int l; /* We are scanning "memory" nodes only */ if (type == NULL) { /* * The longtrail doesn't have a device_type on the * /memory node, so look for the node called /memory@0. */ if (!IS_ENABLED(CONFIG_PPC32) || depth != 1 || strcmp(uname, "memory@0") != 0) return 0; } else if (strcmp(type, "memory") != 0) return 0; reg = of_get_flat_dt_prop(node, "linux,usable-memory", &l); if (reg == NULL) reg = of_get_flat_dt_prop(node, "reg", &l); if (reg == NULL) return 0; endp = reg + (l / sizeof(__be32)); pr_debug("memory scan node %s, reg size %d, data: %x %x %x %x,/n", uname, l, reg[0], reg[1], reg[2], reg[3]); while ((endp - reg) >= (dt_root_addr_cells + dt_root_size_cells)) { u64 base, size; base = dt_mem_next_cell(dt_root_addr_cells, ®); size = dt_mem_next_cell(dt_root_size_cells, ®); if (size == 0) continue; pr_debug(" - %llx , %llx/n", (unsigned long long)base, (unsigned long long)size); early_init_dt_add_memory_arch(base, size); } return 0;}在内核启动之后，
start_kernel()->setup_arch()->setup_arch()->sanity_check_meminfo()的时候打印的memblock的内容为:
<6>[0.000000] [0:wapper:0] sanity_check_meminfo memblock.memory.cnt=2<6>[0.000000] [0:wapper:0] pys_addr vmalloc_limit = 0xa9c00000<6>[0.000000] [0:wapper:0] count = 1 , reg->base =0x80000000 , reg->size =0x2fd00000<6>[0.000000] [0:wapper:0] count = 2 , reg->base =0xb0000000 , reg->size =0x30000000<6>[0.000000] [0:wapper:0] arm_lowmem_limit =0xa9c00000内存分为两个CS： CS1基地址为0x80000000，大小为0x30000000。 CS2基地址为0xb0000000，大小为0x30000000。 所以物理内存开始地址为0x800000000，总的大小为1.5GB。 但中间缺了0x2fd00000到0x30000000的3MB大小的内存，哪里去了？？(应该是bootloader改的~~，预留了sec_debug相关的内存)
这段3MB里边，包含了sec_dbg的内容，但大小没有3MB这么大，其余的用作什么了还得查<0>[0.000000] [0:swapper:0] sec_dbg_setup: str=@0xaff00008<0>[0.000000] [0:swapper:0] sec_dbg_setup: secdbg_paddr = 0xaff00008<0>[0.000000] [0:swapper:0] sec_dbg_setup: secdbg_size = 0x80000之后会调用如下函数，读取memory相关的device tree内容，预留modem,audio等相关的内存：
setup_arch()->arm_memblock_init()->dma_contiguous_reserve()->dma_contiguous_early_removal_fixup()这时打印的内容为:
<6>[0.000000] [0:swapper:0] arm_lowmem_limit =0xa9c00000<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found external_image__region@0, memory base 0x85500000, size 19 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found modem_adsp_region@0, memory base 0x86800000, size 88 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found pheripheral_region@0, memory base 0x8c000000, size 6 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found venus_region@0, memory base 0x8c600000, size 5 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found secure_region@0, memory base 0x00000000, size 109 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found qseecom_region@0, memory base 0x00000000, size 13 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found audio_region@0, memory base 0x00000000, size 3 MiB, limit 0xffffffff<6>[0.000000] [0:swapper:0] cma: Found splash_region@8E000000, memory base 0x8e000000, size 20 MiB, limit 0xffffffff读取的dts文件内容可以找到，，内容如下：
{ memory { #address-cells = <2>; #size-cells = <2>;/* Additionally Reserved 6MB for TIMA and Increased the TZ app size * by 2MB [total 8 MB ] */ external_image_mem: external_image__region@0 { linux,reserve-contiguous-region; linux,reserve-region; linux,remove-completely; reg = <0x0 0x85500000 0x0 0x01300000>; label = "external_image_mem"; }; modem_adsp_mem: modem_adsp_region@0 { linux,reserve-contiguous-region; linux,reserve-region; linux,remove-completely; reg = <0x0 0x86800000 0x0 0x05800000>; label = "modem_adsp_mem"; }; peripheral_mem: pheripheral_region@0 { linux,reserve-contiguous-region; linux,reserve-region; linux,remove-completely; reg = <0x0 0x8C000000 0x0 0x0600000>; label = "peripheral_mem"; }; venus_mem: venus_region@0 { linux,reserve-contiguous-region; linux,reserve-region; linux,remove-completely; reg = <0x0 0x8C600000 0x0 0x0500000>; label = "venus_mem"; }; secure_mem: secure_region@0 { linux,reserve-contiguous-region; reg = <0 0 0 0x6D00000>; label = "secure_mem"; }; qseecom_mem: qseecom_region@0 { linux,reserve-contiguous-region; reg = <0 0 0 0xD00000>; label = "qseecom_mem"; }; audio_mem: audio_region@0 { linux,reserve-contiguous-region; reg = <0 0 0 0x314000>; label = "audio_mem"; }; cont_splash_mem: splash_region@8E000000 { linux,reserve-contiguous-region; linux,reserve-region; reg = <0x0 0x8E000000 0x0 0x1400000>; label = "cont_splash_mem"; }; };};之后在
setup_arch()->arm_memblock_init()->dma_contiguous_reserve()->dma_contiguous_early_removal_fixup()还会调用一次sanity_check_meminfo()函数这时打印的内容变成了
<6>[0.000000] [0:swapper:0] pys_addr vmalloc_limit = 0xa9c00000<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 1 , reg->base =0x80000000 , reg->size =0x5500000<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 2 , reg->base =0x8cb00000 , reg->size =0x23200000<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 3 , reg->base =0xb0000000 , reg->size =0x30000000<6>[0.000000] [0:swapper:0] arm_lowmem_limit =0xb1200000比较两次调用sanity_check_meminfo()函数打印的log，可以看到扣除的内存范围，这些里边只有external_image_mem，modem_adsp_mem，peripheral_mem，venus_mem这几个被扣除了。 后面的secure_region，qseecom_region，audio_region，splash_region哪去了？？(这部分被ion memory预留！！)
以下是扣除的内容
external_image_mem： 0x85500000~0x86800000 大小为 19MBmodem_adsp_mem ：0x86800000 ~0x8C000000 大小为 88MBperipheral_mem : 0x8C000000 ~ 0x8C600000 大小为6MBvenus_mem：0x8c600000 ~ 0x8cb00000 大小为5MBsecure_mem : 0xd9000000~ 0xe0000000 大小为112MB //这个与上面的109MB相比大小被调整，为什么？qseecom_region : 0xd8000000 ~ 0xd9000000 大小为16MB////这个与上面的109MB相比大小也被调整，为什么？audio_mem : 0xd7c00000 大小为4MB//大小被调整splash_region : 0x8E000000~ 0x8F400000 大小为20MBdefault region ：0xa9400000 ~ 0xa9c00000 大小为8MBexternal_image_mem，modem_adsp_mem，peripheral_mem，venus_mem这些被扣除前后，memblock的 内容如下：
<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 1 , reg->base =0x80000000 , reg->size =0x2fd00000<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 2 , reg->base =0xb0000000 , reg->size =0x30000000//第一次打印的时候是这样的，第二次打印就变成下面这样了<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 1 , reg->base =0x80000000 , reg->size =0x5500000<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 2 , reg->base =0x8cb00000 , reg->size =0x23200000<6>[0.000000] [0:swapper:0] count = 3 , reg->base =0xb0000000 , reg->size =0x30000000<6>[0.000000] [0:swapper:0] arm_lowmem_limit =0xb1200000//vmalloc被cmdline设置为了340MB，所以vmalloc_limit= 0xb1200000//(0xff000000 - 0x15400000(340MB)的值，也就是从0xff00000开始减去vmalloc大小得到的值)。//这个值被调整完之后变成arm_lowmem_limit = 0xa9c00000。 //但第二次被sanity_check_meminfo()函数打印的时候被调整成了0xb1200000,怎么调整的？？//arm_lowmem_limit这个是最终划分Lowmemory和其他vmalloc区域的标准。//从下面的可以看到lowmemory地址最大的区域就是0xf000000~0xf120000。最大地址就到0xf1200000，和arm_lowmem_limit是一样的。//highmemory的开始地址是high_memory的值，大小如下：//high_memory = __va(arm_lowmem_limit - 1) + 1; //这个值加上VMALLOC_OFFSET即为vmalloc的开始地址//#define VMALLOC_START ((unsigned long)high_memory + VMALLOC_OFFSET)//VMALLOC_OFFSET一般为8MB整个内存的示意图 
contig_page_data里边node_zones的Normal和HighMem的 zone_start_pfn，spanned_pages正好对应上面的地址。
Normal: zone_start_pfn = 0x80000000 zone_start_pfn加上spanned_pages的个数，算一下地址正好是arm_lowmem_limit的值HighMem: zone_start_pfn的值也是正好等于arm_lowmem_limit的值。 zone_start_pfn加上spanned_pages的值也正好等于0xE0000000。不管是x86架构还是ARM架构，现在大部分CPU访问内存，一般通过MMU来实现虚拟内存和物理内存的转换。 以下是一个简单的示意图。(如果要详细分析的话，要看MMU分几层，每个page大小怎么配置等等！！参考ARM架构的书) 
在ARM平台，二级页表和三级页表可以选择用。但目前为止没有见过三级页表的，所以略过三级页表，只看一下二级页表的。
//在/kernel/arch/arm/include/asm/pgtable.h文件里边#ifdef CONFIG_ARM_LPAE #include <asm/pgtable-3level.h>#else#include <asm/pgtable-2level.h>#endif设置一个page大小。这里先略过去寄存器的设置以及page大小类型等。这部分可以参考arm developer’s guide。 先看一下Linux里边在哪里定义page大小的。
//kernel/include/asm-generic/page.h文件里边#define PAGE_SHIFT 12#define PAGE_SIZE (1UL << PAGE_SHIFT)//12是最常看到的4k大小的page。以ARM二级页表为例，一级页表和二级页表的种类有两种。
//page大小为4K,按下面的组织方式都可以map最大4G的内存地址空间。1. 一级页表是4096，二级页表是2562. 一级页表是2048，二级页表是512//在ARM Linux中，分别定义了PTRS_PER_PGD，PTRS_PER_PMD，PTRS_PER_PTE分别表示原本三级的页表，但如果是二级页表的话。这三个值分别定义为如下：#define PTRS_PER_PTE 512#define PTRS_PER_PMD 1#define PTRS_PER_PGD 2048//上面的值正好对应1级页表2048，二级页表512的组织方式。二级页表中,PUD,PMD没有用。//一级页表4096，二级页表256这样的配置，就可以定义成如下：#define PTRS_PER_PTE 256#define PTRS_PER_PMD 1#define PTRS_PER_PGD 4096页表的示意图如下：
create_mapping()函数具体负责页表的生成。
//create_mapping()有几个调用路径1. devicemaps_init()->create_mapping()2. map_lowmem()->create_mapping()3. iotable_init()->create_mapping()4. debug_ll_io_init（）->create_mapping()可以看一下create_mapping()函数怎么按照物理和对应的虚拟内存，构建页表。
Linux内核进程，访问的地址都是内核范围之内的，只要做一个简单的偏移就可以在物理地址和虚拟地址之间进行转换，就不多说了。 用户进程，其page table的地址，都会保存在其task struct的mm或者active_mm的pgd中。可以根据这个地址，按照页表的分配方式来算。 
从用户进程的task_struct中可以知道pgd的地址，当然页表分配方式上面已经讲了，这里是4096,256的分配方式。如果这个进程中，访问的虚拟地址是0x01206000。按照下面的方式可以算出来是0x578DB000。 
按照ARM Developer’s Guide中的图，来看一下是怎么一步一步算出来的。
1. 进程数据结构: task_struct 2. 进程内存管理数据结构: mm_struct mmap: 进程分配的所有内存的链表头 pgd: page global directory 的地址 3. 进程分配的内存，由vm_area_struct管理 vm_start and vm_end: 虚拟内存的开始地址和结束地址
下图是用户进程访问的虚拟内存通过pgd转换成物理地址的示意图，在前面已经详细讲过： 
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