0. 参考资料
1.1 进程线性地址空间划分
在 32 位操作系统中，最大可寻址范围为 4G，这就意味着虚拟地址空间（线性地址空间）有 4G，进程地址划分方式是：0~3G用户空间、3~4G内核空间，用户进程最多只可以访问3G线性地址空间。
1.2 x86 体系架构下的两种硬件约束
- ISA 总线下的直接内存存取（DMA）：只能对RAM前16MB地址进行寻址；
- 大容量RAM的32位计算机中（<4G），CPU 不能直接访问所有的物理内存，线性地址大小仅为 4G，超过 4G 大小无法访问，不仅是 4G，模糊来说，1~4G空间都无法访问；
1.3 应对硬件约束的方法
将内存区域进行划分，划分为三个管理区间：
| 区域 | |
|---|---|
| ZONE_DMA | 低于16MB的内存空间 |
| ZONE_NORMAL | 16MB~895MB |
| ZONE_HIGHMEM | 896MB~4G |
内核和应用程序在访问内存时，都是操作线性地址，“均需要”借助MMU实现对应物理内存地址的映射。
对于内核来讲，前两个区域直接通过 -3G 的方式实现对应到物理内存地址的目的 —— 毕竟这样最快！（Linux 规定这样的直接映射范围最大为 896MB）。那么 ZONE_HIGHMEM 区域怎么办？ 用户空间怎么进行转换？
- ZONE_HIGHMEM 区域的存在，能够帮助我们访问超过 896MB 的内存，大概的空间大小为 128MB。当内核想访问超过 896MB 的物理内存时，就借用 MMU，将某页物理内存映射到高端内存空间（线性地址空间）中，借用这段线性地址空间，用完后便归还，实现了使用有限的地址空间，访问所有物理内存的目的。
- 内核空间不关心0~3G的用户空间，这块的空间需要借助MMU完成，一般除非陷入内核，不然不会走捷径。
针对 ZONE_HIGHMEM 区域还进行了如下划分，划分为了三个区域：
- vmalloc：分配虚拟地址上连续的内存；
- persistent kernel mappings：用于较长期的动态映射，允许内核建立高端页框到内核虚拟地址空间的长期映射。永久内核映射不能用于中断处理程序和可延迟函数，因为建立永久内核映射可能阻塞当前进程；
- fixmaps：高端固定映射区域，其中的一部分用于建立临时内核映射；
更具体一点，如下图所示，小区域之间有安全区分隔：
- 64位中为什么不存在高端内存？
若机器安装的物理内存超过内核地址空间范围（超过896MB，32位高端内存范围是3G+896MB~4G，64位可支持超过512TB的内核地址空间范围），就会存在高端内存。
- Linux对内存的管理分为三个层次：Node、Zone、Page三个层次
| 层次 | 说明 |
|---|---|
| Node（存储节点） | CPU被划分成多个节点，每个节点都有自己的一块内存，可以参考NUMA架构有关节点的介绍 |
| Zone（管理区） | 每一个Node（节点）中的内存被划分成多个管理区域（Zone），用于表示不同范围的内存 |
| Page（页面） | 每一个管理区又进一步被划分为多个页面，页面是内存管理中最基础的分配单位 |
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