linux0.11記憶體管理

linux0.11記憶體管理 描述linux 0.11的記憶體管理主要內容。 1：記憶體初始化linux 0.11最大支援16MB的實體記憶體。main函數和mem_init函數對記憶體進行了初始化。主要使用數組mem_map[]來標記相應的記憶體頁是否被佔用。 memory_end是用BIOS中斷調用得到的實際記憶體大小。if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)    memory_end = 16 * 1024 * 1024;           # 因此最大隻支援16MB記憶體if (memory_end > 12*1024*1024)                buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024;   # buffer_memory_end為快取末端地址，其大小於機器總記憶體大小相關else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024)    buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024else    buffer_memory_end = 1*1024*1024 main_memory_start = buffer_memory_end;mem_init(main_memory_start, memory_end);  在mem_init中會對mem_map[]數組進行初始化。在1MB~16MB之間，共有(15 * 1024 * 1024) >> 12 = 3840頁。定義數組mem_map[3840]對應於這段記憶體的每一頁，在main_memory_start和memory_end之間的頁，相應的mem_map[i]的值初始化為0，表示未使用，其餘的項初始化為100，表示被佔用。  2：基本頁面分配函數有幾個基本的頁面分配和釋放的函數。get_free_page()：返回一個空閑頁面的物理地址， 該函數就是在mem_map數組中尋找值為0的項，然後轉換成頁面物理地址返回。free_page(phy_addr)：釋放phy_addr指向的頁面， 釋放操作就是將phy_addr在mem_map中對應項的值進行減1。get_empty_page(line_addr)：該函數的參數指定的是線性地址，要求獲得一頁實體記憶體，並用line_addr指向這頁記憶體。 void get_empty_page(unsigned long address){    unsigned long tmp;        if (!(tmp=get_free_page()) || !put_page(tmp, address)) {        free_page(tmp);        oom();        # 記憶體不夠    }}明顯該函數先調用get_free_page獲得一頁實體記憶體， 然後用put_page對這頁實體記憶體的物理地址和線性地址之間建立映射。 建立映射的過程： 對於32位的線性地址， 高10位表示頁目錄索引， 中間10位為頁表索引， 低12位為頁內位移。因此給定一個線性地址，我們就能通過頁目錄基地址和線性地址高10位來確定它的頁目錄項。在Linux 0.11中，頁目錄基地址就是0。 put_page：    page_table = (unsigned long *) ((line_addr >> 20) & 0xffc)      #  獲得頁目錄項的指標    如果該頁目錄項所指向的頁表是存在的， 則利用線性地址的中間10位，定位到頁表中的相應頁表項，並將物理地址儲存進去即可建立映射。  若頁表不存在，則用get_free_page首先分配一頁作為頁表，再去建立映射。 不管是建立映射還是進行頁表拷貝，都是先考慮頁目錄，再考慮頁表。 3：sys_fork與copy_page_tables函數在sys_fork時會調用copy_process，copy_process中會調用copy_mem函數， 該函數會將父進程的頁表拷貝給子進程，這是父進程和子進程會共用相應的代碼和資料區段，只有當父進程或子進程對共用的記憶體進行寫操作時，才會為子進程分配記憶體，即為寫時複製。 copy_mem是調用copy_page_table進行頁表拷貝的。 copy_page_table(old_data_base, new_data_base, data_limit)將父進程的線性地址old_data_base ~ old_data_base+data_limit對應的頁表，拷貝給子進程。在拷貝過程中，將每個頁表項設定為唯讀， 並且執行相應的mem_map[i]++（相當於添加引用計數） 4：頁出錯異常處理有兩種不同的頁出錯：i）頁表項指向的頁不存在，即頁表項的存在位的值為0.ii）頁保護機制。 寫唯讀頁面時出錯。 但出現頁錯誤時，會發生int 14中斷。系統會執行_page_fault:異常處理代碼。該代碼會根據兩種不同的頁錯誤，分別執行do_no_page和do_wp_page do_wp_page(error_code, address)該函數主要是實現了寫時複製功能， 在copy_page_table時，將父進程和子進程的頁表都設定成了唯讀，當訪問了其中一個頁面後，會觸發中斷並執行do_wp_page函數。此函數會分配一頁新的實體記憶體， 並將相應的頁表項設成可讀寫。 do_no_page(error_code, address)該函數可處理兩種情況：i）在應用程式指派記憶體時，核心並不會實際分配實體記憶體， 只有在訪問相應記憶體時，才會分配。ii）在執行exec系列函數時，同樣只有在訪問相應記憶體時，才會去讀檔案，對於第一種情況， do_no_page直接調用get_empty_page函數，擷取一頁記憶體。對於第二種情況，有兩步過程。i）調用share_page函數。 該函數的主要目的是共用代碼和資料區段。 如果一個可執行檔，已經有一個進程執行個體在執行，那麼新進程可以和其他進程共用該可執行檔的代碼和資料區段。ii）如果只執行過一次該檔案， 那就先調用get_free_page函數，將檔案內容讀入記憶體，然後用put_page函數建立映射。