我们在学习Linux内存管理时了解到：
Linux内核将 0MB ~ 896MB 物理内存，映射为 0xC0000000 ~ 0xF7FFFFFF 虚拟地址，并且可以直接对其寻址。
每个进程的页表（page table）中的 0xC0000000 ~ 0xF7FFFFFF，线性映射在 0x00000000 ~ 0x37FFFFFF 的物理地址上。
对上面这个结论如果还有疑问的，那就需要回顾下一些基础知识了。
虚拟内存部分
在4GB的虚拟内存中，分为2个部分：0x00000000 ~ 0xBFFFFFFF 是进程虚拟内存，而 0xC0000000 ~ 0xFFFFFFFF 是内核虚拟内存。
而划分这两个空间的重要位置就是 PAGE_OFFSET，对不同的体系结构不同。
如下图，在 32 位系统中 0G ~ 3G 属于用户使用的内存空间，3G ~ 4G 属于内核使用的内存空间，所以此时 PAGE_OFFSET 就是 3G 所在的地址位置：0xC0000000。
虚拟内存
[图片上传中...(image.png-adb393-1615865131477-0)]
物理内存部分
在物理内存中，分为3个区域：
- ZONE_DMA：包含16MB以下的内存页框（page frames），该区域的物理页面专门供I/O设备的DMA使用。之所以需要单独管理DMA的物理页面，是因为DMA使用物理地址访问内存，不经过MMU，并且需要连续的缓冲区，所以为了能够提供物理上连续的缓冲区，必须从物理地址空间专门划分一段区域用于DMA。
- ZONE_NORMAL：包含16MB以上且896MB以下的内存页框，该区域的物理页面是内核能够直接使用的。
- ZONE_HIGHMEM：包含896MB及以上的内存页框，该区域即为高端内存，内核不能直接使用。
映射关系
针对上面这个问题，我们关注点在kernel memory这部分内存的映射，可以参考 ARM虚拟内存布局 在 59 行的描述：
| Start | End | Use |
|---|---|---|
| PAGE_OFFSET | high_memory-1 | 内核直接映射 RAM 区域，它映射平台 RAM，并且通常以1：1关系映射所有平台RAM |
上面所述的 PAGE_OFFSET ~ high_memory-1 所指的内存地址就是 0xC0000000 ~ 0xF7FFFFFF，也就是下图黄色区域。
虚拟地址空间
虽然内核占据了虚拟内存中最高位的1GB，但映射到的物理内存，却是从最低地址（0x00000000）开始。从下图可以看到，左侧虚拟地址空间绿色区域，线性的映射到右侧 0 ~ 896MB 的物理地址上。
映射关系
所以在 0xC0000000 ~ 0xF7FFFFFF 区间的映射关系是：虚拟地址 = 物理地址 + PAGE_OFFSET。
需要注意的是，Linux内核并没有把整个1G空间用于线性映射，而只映射了896M物理内存，预留了最高端的128M虚拟地址空间，用来临时映射内存的任意部分，以此完成了对所有高于896M物理内存的访问。
这也就是开篇说映射关系：虚拟内存 0xC0000000 ~ 0xF7FFFFFF，线性映射在 0x00000000 ~ 0x37FFFFFF 的物理地址上。
物理内存不足 1GB
如果系统上只安装了512MB的物理内存，那么上述结论就会明显不满足。
512MB的物理地址范围仅为 0x00000000 ~ 0x1FFFFFFF。如何将虚拟地址从 0xC0000000 ~ 0xF7FFFFFF 映射到物理地址 0x00000000 ~ 0x37FFFFFF 上？
实际上，并非所有虚拟地址都必须映射到物理地址上， 如果代码访问未映射的虚拟地址，则出现缺页异常（page fault）。
因此，如果物理内存只有 512MB，那么ZONE_HIGHMEM将为空，并且ZONE_NORMAL只映射 496MB的物理内存。此时，就没有高端内存一说了，因为所有的内存都被 kernel 直接映射了。
512MB的物理内存（0x00000000 ~ 0x1FFFFFFF），将被线性映射为虚拟地址 0xC0000000 ~ 0xDFFFFFFF。
参考资料：
How does the linux kernel manage less than 1GB physical memory?
Documentation/arm/memory.txt
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