Linux内高端内存

高端内存（High Memory）是 32 位 CPU 架构下的产物，是"虚拟地址空间不足"导致的妥协。而在 AArch64（64 位）架构下，虚拟地址空间巨大，不再存在这个问题，因此不需要高端内存。

下面详细展开讲解。

要理解高端内存，必须回到 32 位 Linux 系统 的背景下。

在 32 位系统中，CPU 的寻址范围是 232=4GB2^{32} = 4GB232=4GB。Linux 内核通常将这 4GB 的虚拟地址空间 按照 3:1 的比例进行划分：

内核为了管理物理内存，需要将物理内存映射到自己的虚拟地址空间中。

理想情况 ：内核采用线性映射 （直接偏移），即 虚拟地址 = 物理地址 + 偏移量。这样访问效率最高。
现实困境 ：内核的虚拟地址空间只有 1GB 。
- 如果物理内存只有 512MB，内核可以把这 512MB 全部映射到那 1GB 的空间里，绰绰有余。
- 但是，如果物理内存有 2GB、4GB 甚至更多呢？ 内核那区区 1GB 的虚拟窗口，根本无法一次性"看全"所有的物理内存。

为了解决这个问题，Linux 内核将那 1GB 的内核虚拟空间分成了两部分：

低端内存 (Low Memory / ZONE_NORMAL)：
- 大约前 896MB 的物理内存。
- 这部分内存被永久、线性地映射到内核虚拟空间。内核可以直接通过指针访问，效率极高。
- 用于存放内核代码、页表、关键数据结构（如 task_struct）。
高端内存 (High Memory / ZONE_HIGHMEM)：
- 物理内存中超过 896MB 的部分。
- 内核不能直接访问这部分内存，因为没有固定的虚拟地址映射。
- 访问方式 ：当内核需要读写这部分物理内存时，必须使用 kmap() 等函数，在内核虚拟空间的最后 128MB（专门留出的动态映射区）中临时借用 一个虚拟地址，建立映射，用完后再用 kunmap() 解除映射。

比喻：

这就好比你只有一扇很小的窗户（1GB 的内核空间），而外面的风景（物理内存）很大。

到了 64 位时代（x86_64 或 AArch64），情况发生了根本性的变化。

在 64 位架构下，理论寻址范围是 2642^{64}264。虽然实际硬件通常只实现了 48 位或 52 位，但这依然是一个天文数字：

现在的服务器或手机，物理内存通常是 8GB、16GB，哪怕是顶配服务器也就几 TB。
128 TB 的内核虚拟地址空间 >>> 实际的物理内存大小。

因为内核的虚拟地址空间太大了，大到可以把所有的物理内存（哪怕你有 100TB）都一次性、永久地进行线性映射（Direct Mapping）。

比喻：

在 64 位系统里，你的"窗户"变成了一整面巨大的落地玻璃墙（128TB）。无论外面的风景（物理内存）有多大，你都能一眼看全，根本不需要探头探脑。

特性	32 位 (ARM32/x86)	64 位 (AArch64/x86_64)
内核虚拟空间	只有 1GB (通常)	128 TB 或更大
物理内存瓶颈	物理内存很容易超过 1GB	物理内存远小于虚拟空间
映射方式	LowMem : 线性映射 HighMem: 动态映射 (kmap)	全部物理内存均为线性映射 (Phys-to-Virt)
性能影响	访问高端内存需要建立/解除页表映射，慢	直接访问，快
是否存在 HighMem	存在 (ZONE_HIGHMEM)	不存在 (所有内存都是 ZONE_NORMAL)

虽然没有了 ZONE_HIGHMEM，但 AArch64 Linux 内核中通常还有以下 Zone：

所以在 AArch64 上，你所有的内存条，在内核眼里都是 ZONE_NORMAL，都可以直接访问。