linux内核`fixmap`和`memblock`有什么不同？

Linux内核中的fixmap和memblock是两个不同层次的内存管理机制，分别用于不同的场景和阶段。以下是它们的核心区别和联系：

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1. 功能与作用
   memblock

• 物理内存管理：
  memblock是内核启动早期的物理内存分配器，在伙伴系统（Buddy System）和slab分配器初始化之前使用。它的主要职责是：
  • 跟踪物理内存的可用区域（如从BIOS或设备树获取的内存信息）。
  • 保留内存（如内核代码、设备保留内存、initrd等）。
  • 分配物理内存给早期启动阶段的内核组件。
• 临时性：
  一旦更高级的内存管理机制（如伙伴系统）初始化完成，memblock会被弃用。

fixmap

• 虚拟地址映射：
  fixmap是一组预定义的虚拟地址，用于在内核启动阶段（页表未完全建立时）快速映射物理内存或设备寄存器。它的主要用途包括：
  • 访问硬件（如早期控制台、ACPI表）。
  • 临时映射页表（如early_ioremap）。
  • 内核启动阶段的内存操作（如解压initrd）。
• 持久性：
  fixmap的某些映射在内核运行期间长期存在（如固定映射的硬件寄存器）。

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2. 管理层次

• memblock：
  直接管理物理内存，记录哪些区域是空闲的、已分配的或保留的。
• fixmap：
  管理虚拟地址空间，提供一种机制将固定的虚拟地址映射到任意的物理地址（或设备寄存器）。

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3. 使用阶段

• memblock：
  仅在启动早期（start_kernel之前）使用，直到伙伴系统接管。
• fixmap：
  在启动早期和内核运行期间均可能使用。例如：
  • 启动阶段：映射设备寄存器、解压内核镜像。
  • 运行阶段：某些硬件（如ARM的kmap_atomic）可能依赖固定映射。

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4. 生命周期

• memblock：
  初始化后逐步将内存信息迁移到伙伴系统，最终自身被废弃。
• fixmap：
  内核运行期间始终存在，属于内核页表的一部分。

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5. 示例场景
   memblock的典型使用

• 保留内核代码和数据占用的物理内存。
• 分配内存给initrd或设备树（DTB）。
• 标记不可用的内存区域（如硬件保留内存）。

fixmap的典型使用

• 映射早期控制台（如UART）的寄存器，用于打印调试信息。
• 在内核解压阶段映射压缩的镜像。
• 访问ACPI表或设备配置空间（如PCIe）。

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总结
特性 memblock fixmap

管理对象 物理内存 虚拟地址映射
主要目的 跟踪和分配物理内存 提供固定虚拟地址映射
使用阶段 启动早期（伙伴系统初始化前） 启动早期 + 内核运行期间（部分映射）
持久性 临时，最终被替代 长期存在
依赖关系 不依赖页表 依赖内核页表配置

两者在启动过程中协作：memblock负责分配物理内存，而fixmap为这些内存或硬件提供虚拟地址映射，使内核能够在页表未完全建立时访问关键资源。