操作系统实践之路——六、内存（2.如何实现内存页面初始化？）_定义页面存储管理的相关数据结构及初始化步骤-优快云博客

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文章目录

1.如何实现内存页结构初始化？
2.处理初始化内存占用问题
3.如何让内存页和内存区联系起来
4.初始化代码汇总
流程梳理
参考资料

前言
本章节主要讨论如何实现内存页面的初始化？

1.如何实现内存页结构初始化？

内存页结构的初始化，其实就是初始化 msadsc_t 结构对应的变量。因为一个 msadsc_t 结构体变量代表一个物理内存页，而物理内存由多个页组成，所以最终会形成一个 msadsc_t 结构体数组。

void write_one_msadsc(msadsc_t *msap, u64_t phyadr)
{
   
    //对msadsc_t结构做基本的初始化，比如链表、锁、标志位
    msadsc_t_init(msap);
    //这是把一个64位的变量地址转换成phyadrflgs_t*类型方便取得其中的地址位段
    phyadrflgs_t *tmp = (phyadrflgs_t *)(&phyadr);
    //把页的物理地址写入到msadsc_t结构中
    msap->md_phyadrs.paf_padrs = tmp->paf_padrs;
    return;
}
u64_t init_msadsc_core(machbstart_t *mbsp, msadsc_t *msavstart, u64_t msanr)
{
   
    //获取phymmarge_t结构数组开始地址
    phymmarge_t *pmagep = (phymmarge_t *)phyadr_to_viradr((adr_t)mbsp->mb_e820expadr);
    u64_t mdindx = 0;
    //扫描phymmarge_t结构数组
    for (u64_t i = 0; i < mbsp->mb_e820exnr; i++)
    {
   
        //判断phymmarge_t结构的类型是不是可用内存
        if (PMR_T_OSAPUSERRAM == pmagep[i].pmr_type)
        {
   
            //遍历phymmarge_t结构的地址区间
            for (u64_t start = pmagep[i].pmr_saddr; start < pmagep[i].pmr_end; start += 4096)
            {
   
                //每次加上4KB-1比较是否小于等于phymmarge_t结构的结束地址
                if ((start + 4096 - 1) <= pmagep[i].pmr_end)
                {
   
                    //与当前地址为参数写入第mdindx个msadsc结构
                    write_one_msadsc(&msavstart[mdindx], start);
                    mdindx++;
                }
            }
        }
    }
    return mdindx;
}
void init_msadsc()
{
   
    u64_t coremdnr = 0, msadscnr = 0;
    msadsc_t *msadscvp = NULL;
    machbstart_t *mbsp = &kmachbsp;
    //计算msadsc_t结构数组的开始地址和数组元素个数
    if (ret_msadsc_vadrandsz(mbsp, &msadscvp, &msadscnr) == FALSE)
    {
   
        system_error("init_msadsc ret_msadsc_vadrandsz err\n");
    }
    //开始真正初始化msadsc_t结构数组
    coremdnr = init_msadsc_core(mbsp, msadscvp, msadscnr);
    if (coremdnr != msadscnr)
    {
   
        system_error("init_msadsc init_msadsc_core err\n");
    }
    //将msadsc_t结构数组的开始的物理地址写入kmachbsp结构中 
    mbsp->mb_memmappadr = viradr_to_phyadr((adr_t)msadscvp);
    //将msadsc_t结构数组的元素个数写入kmachbsp结构中 
    mbsp->mb_memmapnr = coremdnr;
    //将msadsc_t结构数组的大小写入kmachbsp结构中 
    mbsp->mb_memmapsz = coremdnr * sizeof(msadsc_t);
    //计算下一个空闲内存的开始地址 
    mbsp->mb_nextwtpadr = PAGE_ALIGN(mbsp->mb_memmappadr + mbsp->mb_memmapsz);
    return;
}

这会让我们的工作变得简单，我们只需要找一个内存地址，作为 msadsc_t 结构体数组的开始地址，当然这个内存地址必须是可用的，而且之后内存空间足以存放 msadsc_t 结构体数组。

然后，我们要扫描 phymmarge_t 结构体数组中的信息，只要它的类型是可用内存，就建立一个 msadsc_t 结构体，并把其中的开始地址作为第一个页面地址。

接着，要给这个开始地址加上 0x1000，如此循环，直到其结束地址。

当这个 phymmarge_t 结构体的地址区间，它对应的所有 msadsc_t 结构体都建立完成之后，就开始下一个 phymmarge_t 结构体。

依次类推，最后，我们就能建好所有可用物理内存页面对应的 msadsc_t 结构体。

2.处理初始化内存占用问题

我们初始化了内存页和内存区对应的数据结构，已经可以组织好内存页面了。现在看似已经万事俱备了，其实这有个重大的问题，你知道是什么吗？我给你分析一下。

目前我们的内存中已经有很多数据了，有 Cosmos 内核本身的执行文件，有字体文件，有 MMU 页表，有打包的内核映像文件，还有刚刚建立的内存页和内存区的数据结构，这些数据都要占用实际的物理内存。

再回头看看我们建立内存页结构 msadsc_t，所有的都是空闲状态，而它们每一个都表示一个实际的物理内存页。

假如在这种情况下，对调用内存分配接口进行内存分配，它按既定的分配算法查找空闲的 msadsc_t 结构，那它一定会找到内核占用的内存页所对应的 msadsc_t 结构，并把这个内存页分配出去，然后得到这个页面的程序对其进行改写。这样内核数据就会被覆盖，这种情况是我们绝对不能允许的。

所以，我们要把这些已经占用的内存页面所对应的 msadsc_t 结构标记出来，标记成已分配，这样内存分配算法就不会找到它们了。

要解决这个问题，我们只要给出被占用内存的起始地址和结束地址，然后从起始地址开始查找对应的 msadsc_t 结构，再把它标记为已经分配，最后直到查找到结束地址为止。

//搜索一段内存地址空间所对应的msadsc_t结构
u64_t search_segment_occupymsadsc(msadsc_t *msastart, u64_t msanr, u64_t ocpystat, u64_t ocpyend)
{
   
    u64_t mphyadr = 0, fsmsnr = 0;
    msadsc_t *fstatmp = NULL;