Documentation/x86/x86_64/mm.txt

   1 ====================================================
   2 Complete virtual memory map with 4-level page tables
   3 ====================================================
   4
   5 Notes:
   6
   7  - Negative addresses such as "-23 TB" are absolute addresses in bytes, counted down
   8    from the top of the 64-bit address space. It's easier to understand the layout
   9    when seen both in absolute addresses and in distance-from-top notation.
  10
  11    For example 0xffffe90000000000 == -23 TB, it's 23 TB lower than the top of the
  12    64-bit address space (ffffffffffffffff).
  13
  14    Note that as we get closer to the top of the address space, the notation changes
  15    from TB to GB and then MB/KB.
  16
  17  - "16M TB" might look weird at first sight, but it's an easier to visualize size
  18    notation than "16 EB", which few will recognize at first sight as 16 exabytes.
  19    It also shows it nicely how incredibly large 64-bit address space is.
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  22     Start addr    |   Offset   |     End addr     |  Size   | VM area description
  23 ========================================================================================================================
  24                   |            |                  |         |
  25  0000000000000000 |    0       | 00007fffffffffff |  128 TB | user-space virtual memory, different per mm
  26 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
  27                   |            |                  |         |
  28  0000800000000000 | +128    TB | ffff7fffffffffff | ~16M TB | ... huge, almost 64 bits wide hole of non-canonical
  29                   |            |                  |         |     virtual memory addresses up to the -128 TB
  30                   |            |                  |         |     starting offset of kernel mappings.
  31 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
  32                                                             |
  33                                                             | Kernel-space virtual memory, shared between all processes:
  34 ____________________________________________________________|___________________________________________________________
  35                   |            |                  |         |
  36  ffff800000000000 | -128    TB | ffff87ffffffffff |    8 TB | ... guard hole, also reserved for hypervisor
  37  ffff880000000000 | -120    TB | ffff887fffffffff |  0.5 TB | LDT remap for PTI
  38  ffff888000000000 | -119.5  TB | ffffc87fffffffff |   64 TB | direct mapping of all physical memory (page_offset_base)
  39  ffffc88000000000 |  -55.5  TB | ffffc8ffffffffff |  0.5 TB | ... unused hole
  40  ffffc90000000000 |  -55    TB | ffffe8ffffffffff |   32 TB | vmalloc/ioremap space (vmalloc_base)
  41  ffffe90000000000 |  -23    TB | ffffe9ffffffffff |    1 TB | ... unused hole
  42  ffffea0000000000 |  -22    TB | ffffeaffffffffff |    1 TB | virtual memory map (vmemmap_base)
  43  ffffeb0000000000 |  -21    TB | ffffebffffffffff |    1 TB | ... unused hole
  44  ffffec0000000000 |  -20    TB | fffffbffffffffff |   16 TB | KASAN shadow memory
  45 __________________|____________|__________________|_________|____________________________________________________________
  46                                                             |
  47                                                             | Identical layout to the 56-bit one from here on:
  48 ____________________________________________________________|____________________________________________________________
  49                   |            |                  |         |
  50  fffffc0000000000 |   -4    TB | fffffdffffffffff |    2 TB | ... unused hole
  51                   |            |                  |         | vaddr_end for KASLR
  52  fffffe0000000000 |   -2    TB | fffffe7fffffffff |  0.5 TB | cpu_entry_area mapping
  53  fffffe8000000000 |   -1.5  TB | fffffeffffffffff |  0.5 TB | ... unused hole
  54  ffffff0000000000 |   -1    TB | ffffff7fffffffff |  0.5 TB | %esp fixup stacks
  55  ffffff8000000000 | -512    GB | ffffffeeffffffff |  444 GB | ... unused hole
  56  ffffffef00000000 |  -68    GB | fffffffeffffffff |   64 GB | EFI region mapping space
  57  ffffffff00000000 |   -4    GB | ffffffff7fffffff |    2 GB | ... unused hole
  58  ffffffff80000000 |   -2    GB | ffffffff9fffffff |  512 MB | kernel text mapping, mapped to physical address 0
  59  ffffffff80000000 |-2048    MB |                  |         |
  60  ffffffffa0000000 |-1536    MB | fffffffffeffffff | 1520 MB | module mapping space
  61  ffffffffff000000 |  -16    MB |                  |         |
  62     FIXADDR_START | ~-11    MB | ffffffffff5fffff | ~0.5 MB | kernel-internal fixmap range, variable size and offset
  63  ffffffffff600000 |  -10    MB | ffffffffff600fff |    4 kB | legacy vsyscall ABI
  64  ffffffffffe00000 |   -2    MB | ffffffffffffffff |    2 MB | ... unused hole
  65 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
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  69 Complete virtual memory map with 5-level page tables
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  72 Notes:
  73
  74  - With 56-bit addresses, user-space memory gets expanded by a factor of 512x,
  75    from 0.125 PB to 64 PB. All kernel mappings shift down to the -64 PT starting
  76    offset and many of the regions expand to support the much larger physical
  77    memory supported.
  78
  79 ========================================================================================================================
  80     Start addr    |   Offset   |     End addr     |  Size   | VM area description
  81 ========================================================================================================================
  82                   |            |                  |         |
  83  0000000000000000 |    0       | 00ffffffffffffff |   64 PB | user-space virtual memory, different per mm
  84 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
  85                   |            |                  |         |
  86  0000800000000000 |  +64    PB | ffff7fffffffffff | ~16K PB | ... huge, still almost 64 bits wide hole of non-canonical
  87                   |            |                  |         |     virtual memory addresses up to the -64 PB
  88                   |            |                  |         |     starting offset of kernel mappings.
  89 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
  90                                                             |
  91                                                             | Kernel-space virtual memory, shared between all processes:
  92 ____________________________________________________________|___________________________________________________________
  93                   |            |                  |         |
  94  ff00000000000000 |  -64    PB | ff0fffffffffffff |    4 PB | ... guard hole, also reserved for hypervisor
  95  ff10000000000000 |  -60    PB | ff10ffffffffffff | 0.25 PB | LDT remap for PTI
  96  ff11000000000000 |  -59.75 PB | ff90ffffffffffff |   32 PB | direct mapping of all physical memory (page_offset_base)
  97  ff91000000000000 |  -27.75 PB | ff9fffffffffffff | 3.75 PB | ... unused hole
  98  ffa0000000000000 |  -24    PB | ffd1ffffffffffff | 12.5 PB | vmalloc/ioremap space (vmalloc_base)
  99  ffd2000000000000 |  -11.5  PB | ffd3ffffffffffff |  0.5 PB | ... unused hole
 100  ffd4000000000000 |  -11    PB | ffd5ffffffffffff |  0.5 PB | virtual memory map (vmemmap_base)
 101  ffd6000000000000 |  -10.5  PB | ffdeffffffffffff | 2.25 PB | ... unused hole
 102  ffdf000000000000 |   -8.25 PB | fffffdffffffffff |   ~8 PB | KASAN shadow memory
 103 __________________|____________|__________________|_________|____________________________________________________________
 104                                                             |
 105                                                             | Identical layout to the 47-bit one from here on:
 106 ____________________________________________________________|____________________________________________________________
 107                   |            |                  |         |
 108  fffffc0000000000 |   -4    TB | fffffdffffffffff |    2 TB | ... unused hole
 109                   |            |                  |         | vaddr_end for KASLR
 110  fffffe0000000000 |   -2    TB | fffffe7fffffffff |  0.5 TB | cpu_entry_area mapping
 111  fffffe8000000000 |   -1.5  TB | fffffeffffffffff |  0.5 TB | ... unused hole
 112  ffffff0000000000 |   -1    TB | ffffff7fffffffff |  0.5 TB | %esp fixup stacks
 113  ffffff8000000000 | -512    GB | ffffffeeffffffff |  444 GB | ... unused hole
 114  ffffffef00000000 |  -68    GB | fffffffeffffffff |   64 GB | EFI region mapping space
 115  ffffffff00000000 |   -4    GB | ffffffff7fffffff |    2 GB | ... unused hole
 116  ffffffff80000000 |   -2    GB | ffffffff9fffffff |  512 MB | kernel text mapping, mapped to physical address 0
 117  ffffffff80000000 |-2048    MB |                  |         |
 118  ffffffffa0000000 |-1536    MB | fffffffffeffffff | 1520 MB | module mapping space
 119  ffffffffff000000 |  -16    MB |                  |         |
 120     FIXADDR_START | ~-11    MB | ffffffffff5fffff | ~0.5 MB | kernel-internal fixmap range, variable size and offset
 121  ffffffffff600000 |  -10    MB | ffffffffff600fff |    4 kB | legacy vsyscall ABI
 122  ffffffffffe00000 |   -2    MB | ffffffffffffffff |    2 MB | ... unused hole
 123 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
 124
 125 Architecture defines a 64-bit virtual address. Implementations can support
 126 less. Currently supported are 48- and 57-bit virtual addresses. Bits 63
 127 through to the most-significant implemented bit are sign extended.
 128 This causes hole between user space and kernel addresses if you interpret them
 129 as unsigned.
 130
 131 The direct mapping covers all memory in the system up to the highest
 132 memory address (this means in some cases it can also include PCI memory
 133 holes).
 134
 135 vmalloc space is lazily synchronized into the different PML4/PML5 pages of
 136 the processes using the page fault handler, with init_top_pgt as
 137 reference.
 138
 139 We map EFI runtime services in the 'efi_pgd' PGD in a 64Gb large virtual
 140 memory window (this size is arbitrary, it can be raised later if needed).
 141 The mappings are not part of any other kernel PGD and are only available
 142 during EFI runtime calls.
 143
 144 Note that if CONFIG_RANDOMIZE_MEMORY is enabled, the direct mapping of all
 145 physical memory, vmalloc/ioremap space and virtual memory map are randomized.
 146 Their order is preserved but their base will be offset early at boot time.
 147
 148 Be very careful vs. KASLR when changing anything here. The KASLR address
 149 range must not overlap with anything except the KASAN shadow area, which is
 150 correct as KASAN disables KASLR.
 151
 152 For both 4- and 5-level layouts, the STACKLEAK_POISON value in the last 2MB
 153 hole: ffffffffffff4111