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4.4 KiB
C
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#ifndef MEMM_H
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#define MEMM_H 1
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#ifdef __x86_64__
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#include <kernel/arch/x86_64/memm.h>
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#endif
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#include <libk/lst.h>
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/**
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* @brief 内存管理模块
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*
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* TODO 还没设计页回收算法
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*/
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/* 最大支持1TB内存 */
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#define MEMM_MAX_SUPPORTED_MEMORY (1024 * (1024 * (1024 * (usize)1024)))
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/* 最大支持的分页数量 */
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// 这里的页均以最小的页大小计算
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#define MEMM_MAX_SUPPORTED_PAGES (MEMM_MAX_SUPPORTED_MEMORY / MEMM_PAGE_SIZE)
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/* 只分配不映射空间 */
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#define MEMM_ALLOC_ONLY_MEMORY (128 * 1024 * 1024)
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typedef void *(*memm_allocate_t)(void *allocator, usize size);
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typedef void (*memm_free_t)(void *allocator, void *mem);
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/*
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内存分配器
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分配器对象的首地址永远是MEMM_PAGE_SIZE对齐的
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*/
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typedef struct __allocator_t
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{
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#define MEMM_ALLOCATOR_MAGIC_NUM 0x271fe441
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u32 magic;
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bool initialized;
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// 在本分配器中调用allocate返回nullptr后为true
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// 调用free后为false
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bool full;
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// 进程id，当pid=0时代表内核
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usize pid;
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// 分配器类型
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usize type;
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usize size;
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// 分配器实例的allocate函数
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// 无法分配空间返回nullptr
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// 在size参数为0时，保证不可以分配空间，但是如果空间已满依然返回nullptr
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memm_allocate_t allocate;
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// 分配器实例的free函数
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// 若不是allocate得到的地址则什么都不做
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memm_free_t free;
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// 分配器实例
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// 对应`type`类型使用
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// 在kernel/memm/allocator/中是所有的内存分配器
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u64 allocator_instance[0];
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} allocator_t;
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typedef struct __allocator_iterator_t
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{
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allocator_t *allocator;
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struct __allocator_iterator_t *left, *right;
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} allocator_iterator_t;
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/*
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内存管理器
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内存分配分成两个阶段：映射和分配
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映射后的页进入allocator记录中，具体的分配工作由allocator完成
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在page_map中置位、在map_with_allocator中复位、在map_with_destructed_allocator中复位
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且不在available_pages_table中的页，是页表、程序代码段、内核代码等使用的页
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*/
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typedef struct __mem_manager_t
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{
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usize memory_size;
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usize page_amount;
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// 这里记录的数量为最小的页的数量
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usize mapped_page_amount;
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// 在进入内核主程序之前，有些不在内核中的虚拟内存空间已经被
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// 页表映射，这部分内存不可以再映射到物理页框
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usize alloc_only_memory;
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#ifdef __x86_64__
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// 在这里三种页的数量分别记录
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usize mapped_4k_page;
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usize mapped_2m_page;
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usize mapped_1g_page;
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#endif
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// 页地图
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// 每个bit都表示这个页是否被映射
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u8 *page_map;
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// 分配器页地图
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// 每个bit表示这个页是否被内存分配器控制
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// （不代表每个页都包含完整的分配器）
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u8 *map_with_allocator;
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// 分配器释放页地图
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// 每个bit表示这个页是否曾经被内存分配器控制且现在被释放
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// 需要取消映射
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u8 *map_with_destructed_allocator;
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// 空闲页线段搜索表
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lst_iterator_t *available_pages_table;
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// 分配器树
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// 为方便查找，以二叉树的形式存储
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// index=0为无效项
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allocator_iterator_t *allocators;
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} mem_manager_t;
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mem_manager_t *memm_new(usize mem_size);
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/*
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在`start`处创建一个长度为`length`的内存分配器
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当`pid`为0时，表示这个分配器只给内核使用
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*/
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allocator_t *memm_allocator_new(void *start, usize length, usize type, usize pid);
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/*
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释放分配器对象
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只能被内存回收模块调用
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*/
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void memm_allocator_destruct(allocator_t *allocator);
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/*
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申请内存
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pid=0时为内核分配
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所有内存在内核空间都有对物理内存空间的直接映射，也就是线性地址与物理地址相同，称为内核地址
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allocator对象在进程与内核之间传递时一律使用内核空间的映射地址
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## 要求在返回的地址前16字节处保留8字节空间作为它所在的allocator地址，并且不需要分配器的具体实现做这个事
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*/
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void *memm_allocate(usize size, usize pid);
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#define memm_addr_set_allocator(mem, allocator) \
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*(allocator_t **)((void *)(mem) - 16) = allocator;
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#define memm_addr_get_allocator(mem) \
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((*(allocator_t **)((void *)(mem) - 16)))
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void *memm_kernel_allocate(usize size);
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void *memm_user_allocate(usize size, usize pid);
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/*
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释放内存
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*/
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void memm_free(void *mem);
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/*
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寻找大小合适的一组页
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*/
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usize find_fitable_pages(usize page_count);
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#endif
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