03-启动-虚拟地址映射

为何需要虚拟地址映射？

这个问题其实牵涉到在内存布局中，内核放在逻辑高地址还是低地址？在内核启动过程，虚拟地址映射不是必要的，默认可以理解为实地址和虚拟地址一一映射（当然还有别的复杂的情况，暂不考虑），比如FreeNOS就是将内核直接映射在逻辑内存低地址处。

• 放在低地址的优点在于编译链接内核时候直接用实地址即可，内存管理相关相对直观一点。而缺点就是编译用户态进程的时候，载入地址(entry point)略微反直觉（就比如是0x80000000）。

• 放在高地址的优缺点恰好与低地址的相反，内存管理上抽象复杂许多，优点也仅是用户态进程的entry point符合直觉（一般就是0x0地址）

总的来说两者都可以，只不过为了与xv6和linux对齐，并且增加点难度，我这边选择了将内核放在高地址。

具体怎么做？

最终目标简单来说就是，将原来上一章中的载入地址加上一个偏移KERNEL_BASE即可，这样做的最大好处是便于内核态做虚实地址的切换。也就是内核态的地址映射遵循简单的数学公式虚拟地址 = 实地址 + KERNEL_BASE

实现的思路

• 1、编译链接时候全部使用虚拟地址，也就是在kernel.ld中指定了KERNEL_BASE
• 2、在启动时候，预先进行虚拟地址映射，假定编译出来的内核最终体积小于8M，那么映射范围就是[0， 8M] -> [KERNEL_BASE, KERNEL_BASE + 8M]

最终如何实现依赖于各个处理器的MMU，就比如x86的页管理机制，具体在后续内存管理章节会详细展开，这章节深究会导致本末倒置。

参考资料

• 1、xv6-book
• 2、linux 1.0
• 3、https://github.com/dwelch67/raspberrypi
• 4、INTEL 80386 PROGRAMMER’S REFERENCE MANUAL 1986
• 5、ARM Cortex -A Series Version: 4.0 Programmer’s Guide
• 6、Arm ® Architecture Registers for A-profile architecture