Linux中64位进程虚拟地址空间是如何划分的？

Question

下图展示了32位进程虚拟地址空间是如何划分的：

那么64位进程的虚拟地址空间是如何划分的呢？

Answer 1

x86

64 位 x86 虚拟内存映射将地址空间分为两部分：较低的部分（最高位设置为 0）是用户空间，较高的部分（最高位设置为 1）是内核空间。 （请注意，x86-64 定义了“规范”“下半部”和“上半部”地址，位数实际上限制为 48 或 57；请参阅维基百科或者英特尔SDM，第 3 卷第 4.5 节，了解详细信息。）

完整的地图有详细记录在内核中;目前看起来像

起始地址	抵消	结束地址	尺寸	虚拟机区域说明
0000_0000_0000_0000	0	0000_7fff_ffff_ffff	128 钛硼	用户空间虚拟内存
0000_8000_0000_0000	+128TiB	ffff_7fff_ffff_ffff	~16M TiB	非规范的
ffff_8000_0000_0000	-128TiB	ffff_ffff_ffff_ffff	128 钛硼	内核空间虚拟内存

具有 48 位虚拟地址。 57 位变体具有相同的结构，16K PiB 孔的两侧各有 64 PiB 可用地址空间：

起始地址	抵消	结束地址	尺寸	虚拟机区域说明
0000_0000_0000_0000	0	00ff_ffff_ffff_ffff	64 皮B	用户空间虚拟内存
0100_0000_0000_0000	+64 PiB	feff_ffff_ffff_ffff	~16K PiB	非规范的
ff00_0000_0000_0000	-64个PiB	ffff_ffff_ffff_ffff	64 皮B	内核空间虚拟内存

（请注意，16K PiB = 16M TiB = 2 ⁶⁴ 字节。绝大多数可用地址空间都是非规范的。）

这两种布局都使用 52 条地址线 (4 PiB) 提供对相同物理地址空间的访问。 4 级分页仅提供在任何给定时间对 256 TiB 子集的访问； 5 级分页提供对完整物理地址空间的访问。当前的 x86 CPU 的处理能力远远低于此；据我所知，单路CPU最多可以处理6TiB。

与 32 位情况不同，“64 位”内存映射直接反映了硬件限制。

手臂

64位ARM在硬件上有类似的地址区别：前十二或十六位是0用于用户空间，1用于内核空间。 Linux 使用 39、42 或 48 位作为虚拟地址，具体取决于页表级别的数量和页面大小。对于 ARMv8.2-LVA，添加了另外 4 位，从而产生 52 位虚拟地址。

这也有详细记录在内核中。