Linux 虛擬記憶體架構核心觀念：空間劃分、分頁機制、位址映射。
Q1：為什麼將進程位址空間劃分為「核心空間」與「用戶空間」？
A：
- 32 位元系統虛擬位址空間 4GB (0x00000000 ~ 0xFFFFFFFF)。
- 核心空間：高 1GB (0xC0000000 ~ 0xFFFFFFFF)，全體進程共享，核心程式碼、資料結構、頁表駐留此處。
- 用戶空間：低 3GB (0x00000000 ~ 0xBFFFFFFF)，各進程獨立，互不干擾。
- 進程透過系統呼叫 從用戶空間陷入核心空間執行特權操作。
- x86_64 擴展至 128TB 用戶空間 + 128TB 核心空間 (標準實作 48-bit)。
Q2：Linux 如何實現「請求分頁」？
A：
- 進程存取的虛擬頁若不在實體記憶體 (Page Table Entry 無效位)，觸發缺頁中斷 (#PF)。
- 核心分配一個實體頁框，視情況初始化 (零頁、從磁碟讀入、Copy-on-Write)。
- 更新頁表對應，重新執行故障指令。
- 此技術將實體頁框分配推遲至真正被存取時，節省記憶體、加速啟動、支援大於實體記憶體的虛擬空間。
補充：關鍵資料結構
struct mm_struct：描述進程虛擬位址空間 (VMA 列表、頁表指標)。struct vm_area_struct：單一虛擬記憶體區域 (起始/結束位址、權限、對應檔案)。struct page：描述單一實體頁框狀態 (引用計數、flags、對應 address_space)。pgd_t, p4d_t, pud_t, pmd_t, pte_t：多級頁表層級類型。
x86 三級 vs x86_64 四級頁表
- x86 (PAE)：PGD → PMD → PTE (三級)。
- x86_64：P4D → PUD → PMD → PTE (四級)，支援 256TB 虛擬空間。
理解空間劃分與請求分頁，是深入核心記憶體管理、驅動開發與效能調校的基石。
