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 | ffffc7ffffffffff |   64 TB | direct mapping of all physical memory (page_offset_base)
  38  ffffc80000000000 |  -56    TB | ffffc8ffffffffff |    1 TB | ... unused hole
  39  ffffc90000000000 |  -55    TB | ffffe8ffffffffff |   32 TB | vmalloc/ioremap space (vmalloc_base)
  40  ffffe90000000000 |  -23    TB | ffffe9ffffffffff |    1 TB | ... unused hole
  41  ffffea0000000000 |  -22    TB | ffffeaffffffffff |    1 TB | virtual memory map (vmemmap_base)
  42  ffffeb0000000000 |  -21    TB | ffffebffffffffff |    1 TB | ... unused hole
  43  ffffec0000000000 |  -20    TB | fffffbffffffffff |   16 TB | KASAN shadow memory
  44  fffffc0000000000 |   -4    TB | fffffdffffffffff |    2 TB | ... unused hole
  45                   |            |                  |         | vaddr_end for KASLR
  46  fffffe0000000000 |   -2    TB | fffffe7fffffffff |  0.5 TB | cpu_entry_area mapping
  47  fffffe8000000000 |   -1.5  TB | fffffeffffffffff |  0.5 TB | LDT remap for PTI
  48  ffffff0000000000 |   -1    TB | ffffff7fffffffff |  0.5 TB | %esp fixup stacks
  49 __________________|____________|__________________|_________|____________________________________________________________
  50                                                             |
  51                                                             | Identical layout to the 47-bit one from here on:
  52 ____________________________________________________________|____________________________________________________________
  53                   |            |                  |         |
  54  ffffff8000000000 | -512    GB | ffffffeeffffffff |  444 GB | ... unused hole
  55  ffffffef00000000 |  -68    GB | fffffffeffffffff |   64 GB | EFI region mapping space
  56  ffffffff00000000 |   -4    GB | ffffffff7fffffff |    2 GB | ... unused hole
  57  ffffffff80000000 |   -2    GB | ffffffff9fffffff |  512 MB | kernel text mapping, mapped to physical address 0
  58  ffffffff80000000 |-2048    MB |                  |         |
  59  ffffffffa0000000 |-1536    MB | fffffffffeffffff | 1520 MB | module mapping space
  60  ffffffffff000000 |  -16    MB |                  |         |
  61     FIXADDR_START | ~-11    MB | ffffffffff5fffff | ~0.5 MB | kernel-internal fixmap range, variable size and offset
  62  ffffffffff600000 |  -10    MB | ffffffffff600fff |    4 kB | legacy vsyscall ABI
  63  ffffffffffe00000 |   -2    MB | ffffffffffffffff |    2 MB | ... unused hole
  64 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
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  66
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  68 Complete virtual memory map with 5-level page tables
  69 ====================================================
  70
  71 Notes:
  72
  73  - With 56-bit addresses, user-space memory gets expanded by a factor of 512x,
  74    from 0.125 PB to 64 PB. All kernel mappings shift down to the -64 PT starting
  75    offset and many of the regions expand to support the much larger physical
  76    memory supported.
  77
  78 ========================================================================================================================
  79     Start addr    |   Offset   |     End addr     |  Size   | VM area description
  80 ========================================================================================================================
  81                   |            |                  |         |
  82  0000000000000000 |    0       | 00ffffffffffffff |   64 PB | user-space virtual memory, different per mm
  83 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
  84                   |            |                  |         |
  85  0000800000000000 |  +64    PB | ffff7fffffffffff | ~16K PB | ... huge, still almost 64 bits wide hole of non-canonical
  86                   |            |                  |         |     virtual memory addresses up to the -128 TB
  87                   |            |                  |         |     starting offset of kernel mappings.
  88 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
  89                                                             |
  90                                                             | Kernel-space virtual memory, shared between all processes:
  91 ____________________________________________________________|___________________________________________________________
  92                   |            |                  |         |
  93  ff00000000000000 |  -64    PB | ff0fffffffffffff |    4 PB | ... guard hole, also reserved for hypervisor
  94  ff10000000000000 |  -60    PB | ff8fffffffffffff |   32 PB | direct mapping of all physical memory (page_offset_base)
  95  ff90000000000000 |  -28    PB | ff9fffffffffffff |    4 PB | LDT remap for PTI
  96  ffa0000000000000 |  -24    PB | ffd1ffffffffffff | 12.5 PB | vmalloc/ioremap space (vmalloc_base)
  97  ffd2000000000000 |  -11.5  PB | ffd3ffffffffffff |  0.5 PB | ... unused hole
  98  ffd4000000000000 |  -11    PB | ffd5ffffffffffff |  0.5 PB | virtual memory map (vmemmap_base)
  99  ffd6000000000000 |  -10.5  PB | ffdeffffffffffff | 2.25 PB | ... unused hole
 100  ffdf000000000000 |   -8.25 PB | fffffdffffffffff |   ~8 PB | KASAN shadow memory
 101  fffffc0000000000 |   -4    TB | fffffdffffffffff |    2 TB | ... unused hole
 102                   |            |                  |         | vaddr_end for KASLR
 103  fffffe0000000000 |   -2    TB | fffffe7fffffffff |  0.5 TB | cpu_entry_area mapping
 104  fffffe8000000000 |   -1.5  TB | fffffeffffffffff |  0.5 TB | ... unused hole
 105  ffffff0000000000 |   -1    TB | ffffff7fffffffff |  0.5 TB | %esp fixup stacks
 106 __________________|____________|__________________|_________|____________________________________________________________
 107                                                             |
 108                                                             | Identical layout to the 47-bit one from here on:
 109 ____________________________________________________________|____________________________________________________________
 110                   |            |                  |         |
 111  ffffff8000000000 | -512    GB | ffffffeeffffffff |  444 GB | ... unused hole
 112  ffffffef00000000 |  -68    GB | fffffffeffffffff |   64 GB | EFI region mapping space
 113  ffffffff00000000 |   -4    GB | ffffffff7fffffff |    2 GB | ... unused hole
 114  ffffffff80000000 |   -2    GB | ffffffff9fffffff |  512 MB | kernel text mapping, mapped to physical address 0
 115  ffffffff80000000 |-2048    MB |                  |         |
 116  ffffffffa0000000 |-1536    MB | fffffffffeffffff | 1520 MB | module mapping space
 117  ffffffffff000000 |  -16    MB |                  |         |
 118     FIXADDR_START | ~-11    MB | ffffffffff5fffff | ~0.5 MB | kernel-internal fixmap range, variable size and offset
 119  ffffffffff600000 |  -10    MB | ffffffffff600fff |    4 kB | legacy vsyscall ABI
 120  ffffffffffe00000 |   -2    MB | ffffffffffffffff |    2 MB | ... unused hole
 121 __________________|____________|__________________|_________|___________________________________________________________
 122
 123 Architecture defines a 64-bit virtual address. Implementations can support
 124 less. Currently supported are 48- and 57-bit virtual addresses. Bits 63
 125 through to the most-significant implemented bit are sign extended.
 126 This causes hole between user space and kernel addresses if you interpret them
 127 as unsigned.
 128
 129 The direct mapping covers all memory in the system up to the highest
 130 memory address (this means in some cases it can also include PCI memory
 131 holes).
 132
 133 vmalloc space is lazily synchronized into the different PML4/PML5 pages of
 134 the processes using the page fault handler, with init_top_pgt as
 135 reference.
 136
 137 We map EFI runtime services in the 'efi_pgd' PGD in a 64Gb large virtual
 138 memory window (this size is arbitrary, it can be raised later if needed).
 139 The mappings are not part of any other kernel PGD and are only available
 140 during EFI runtime calls.
 141
 142 Note that if CONFIG_RANDOMIZE_MEMORY is enabled, the direct mapping of all
 143 physical memory, vmalloc/ioremap space and virtual memory map are randomized.
 144 Their order is preserved but their base will be offset early at boot time.
 145
 146 Be very careful vs. KASLR when changing anything here. The KASLR address
 147 range must not overlap with anything except the KASAN shadow area, which is
 148 correct as KASAN disables KASLR.