本文主要簡介在X86體系結構下和在ARM體系結構下，Linux內存布局的概況，力求簡單明了，不過多深入概念，多以圖示的方式來記憶理解，一圖勝萬言。
X86體系結構
在X86體系結構下，物理內存地址一般從0x0000_0000開始，而Linux內核主要按照在物理地址0x0010_0000開始的地方，即物理地址1M以上的空間。那最開始的1M空間是用來干什么的呢？
考慮到通用的IBM-PC體系結構，最開始的1M空間由BIOS例程和映射ISA圖形卡的內存，這塊區域為了所有IBM兼容PC從640K到1M的物理地址，始終存在，但無法被操作系統使用。
主要內存布局如上圖所示：
mmap映射區向下擴展，堆向上擴展，兩者相對擴展，直到耗盡虛擬地址空間中的剩余區域。
BSS段用來存放程序中未初始化的全局變量，該段內容只記錄數據所需空間大小，並不分配真實空間。
DATA段用來存放程序中已初始化的全局變量，為數據分配空間，數據具體值保持在目標文件中。
CODE段用來存放程序中執行代碼的內存區域，通常為大小確定的只讀段，包括只讀常量、只讀代碼等。
ARM體系結構
以S3C2410為例子，假設物理內存為64M，映射到ARM的起始物理地址為【0x3000_0000~0x3200_0000】，這個由硬件接線決定。我們可以通過查看內核編譯輸出的System.map文件來了解內核虛擬地址空間布局，結果類似如下：
可以看出內核鏡像大小為3.7M，虛擬地址空間起始地址為0xc000_0000(這是開啟MMU之后的虛擬地址空間)，在內核head.S文件中，有內核線性地址和物理地址的描述，見下圖：
PAGE_OFFSET為0xC000_0000,為內核虛擬地址相對偏移(相對於0地址的偏移)，PHYS_OFFSET為內核載入實際物理地址相對偏移，不同的硬件板子，ARM訪問的內存物理地址不一樣，這里以0x3000_0000(這由硬件接線決定)為假設。TEXT_OFFSET為0x0000_8000,為編譯時指定的代碼段偏移，所以，uboot最后啟動內核的地址為內核代碼指定的KERNEL_RAM_PADDR(0x3000_8000)，這樣才能正常運行，而內核的入口地址和載入地址，最好設置成一樣。而uboot加載kernel的實際地址設置為0x3000_7fc0,比KERNEL_RAM_PADDR少64個字節，這可以避免拷貝內核,64個字節為uImage內核鏡像針對uboot添加的特定頭部信息。
從上面的檢查宏可以看出，內核開始的物理地址，必須開始在0xXXXX_8000的地址空間。
swapper_pg_dir 為內核全局頁表的起始地址，stext為內核的入口虛擬地址，因此，可以看出，全局頁表占據16K的空間。
head.S文件的功能，主要獲取處理器類型和機器類型信息，創建臨時頁表，然后開啟MMU，並進入第一個C語言函數start_kernel。
更加詳細的可以參見：
http://www.arm.linux.org.uk/developer/memory.txt
內核提供的內存訪問接口
內核提供的所有接口都是以頁為單位分配內存的，其中，最核心的函數為alloc_pages，其原型如下：
struct page * alloc_pages(unsigned int gfp_mask,unsigned int order)
該函數分配2^order個連續的物理頁，並返回指向第一個頁的指針。如果分配出錯，返回NULL。其他的一些頁分配接口。
1. kmalloc/kfree: 基於slab分配器的內存分配函數，支持分配大小32byte-128KB，分配的為物理地址連續的一段內存，使用GFP_KERNEL時，函數可能睡眠。使用GFP_ATOMIC時，函數不睡眠。
kzalloc：基於kmallc的，分配一段內核內存並且清零。
2.vmalloc/vfree:工作在內核虛擬空間的VMALLOC_START和VMALLOC_END所代表的vmalloc區，支持分配大內容，分配為邏輯地址連續的一段內存，速度慢，效率低，可能睡眠，映射的地址優先從ZONE_HIGHMEM分配.
3.利用slab分配器的高速緩存，使用kmem_cache_create和keme_cache_alloc這兩個函數。/proc/slabinfo查看所有的kmem_cache緩存。 keme_cache_alloc 用於需要頻繁分配和釋放同一類型的數據結構對象,充分利用硬件緩存，提升系統性能。
相反的處理函數有kmem_cache_destory和kmem_cache_free
4.用於多處理器的per-CPU變量，核心思想是，通過為系統中每個處理器都分配一個CPU特定的變量副本，減少多處理器並發訪問時的鎖定操作，提高系統性能。
強烈推薦優秀參考鏈接：arm-linux啟動過程