forked from metaverse/kernel-dev
235 lines
6.2 KiB
C
235 lines
6.2 KiB
C
#ifndef MEMM_H
|
||
#define MEMM_H 1
|
||
|
||
#ifdef __x86_64__
|
||
#include <kernel/arch/x86_64/memm.h>
|
||
#endif
|
||
|
||
#include <libk/lst.h>
|
||
|
||
/**
|
||
* @name MEMM_MAX_SUPPORTED_MEMORY
|
||
*
|
||
* 支持的最大物理内存，为固定值`1TB`。
|
||
*/
|
||
#define MEMM_MAX_SUPPORTED_MEMORY (1024 * (1024 * (1024 * (usize)1024)))
|
||
|
||
/**
|
||
* @name MEMM_MAX_SUPPORTED_PAGES
|
||
*
|
||
* 支持的最大页数量，通过宏`MEMM_MAX_SUPPORTED_MEMORY`与宏`MEMM_PAGE_SIZE`相除得到。
|
||
*/
|
||
#define MEMM_MAX_SUPPORTED_PAGES (MEMM_MAX_SUPPORTED_MEMORY / MEMM_PAGE_SIZE)
|
||
|
||
/**
|
||
* @name MEMM_ALLOC_ONLY_MEMORY
|
||
*
|
||
* 只分配不映射空间，暂时为固定值`64MB`。物理地址`0`\~`MEMM_ALLOC_ONLY_MEMORY`的空间在进入内核前已经映射至内核空间。
|
||
*
|
||
* 这段内存空间包含**1MB以内低地址**、**内核镜像**以及未分配空间，未分配空间被一个分配器独占。
|
||
*/
|
||
#define MEMM_ALLOC_ONLY_MEMORY (64 * 1024 * 1024)
|
||
|
||
#define MEMM_PAGE_TABLE_AREA_MAX (4 * 1024 * 1024)
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_allocate_t, memm_free_t
|
||
*
|
||
* 分配器的一对`分配`、`释放`函数指针。内核中可以根据情况使用多种不同的分配器来分配内存，`allocator`中提供一对此类型的变量，用于
|
||
* 动态绑定不同的分配器。
|
||
*
|
||
* 分配器在`kernel/memm/allocator/`中定义。
|
||
*
|
||
* 分配器**必须**实现的行为：
|
||
*
|
||
* **`memm_allocate_t`**：
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* typedef void *(*memm_allocate_t)(void *allocator, usize size);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 从分配器`allocator`中分配`size`字节的内存。
|
||
*
|
||
* 无法分配空间时返回`nullptr`；当参数`size`为0时，需要检查分配器占有的空间的可用性，无可用空间时需要返回`nullptr`；
|
||
* **返回的地址的16字节前**必须保留8字节空间用于存放内存所在分配器的内核空间地址。
|
||
*
|
||
* **`memm_free_t`**：
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* typedef void (*memm_free_t)(void *allocator, void *mem);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 释放分配器`allocator`中的内存`mem`。
|
||
*
|
||
* 由于此函数只由内核调用，因此对参数作出保证，保证地址`mem`属于这个`allocator`。
|
||
*/
|
||
typedef void *(*memm_allocate_t)(void *allocator, usize size);
|
||
typedef void (*memm_free_t)(void *allocator, void *mem);
|
||
|
||
/**
|
||
* @name allocator_t
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* typedef struct { } allocator_t;
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 内存分配器。
|
||
*
|
||
* 内存分配器用于为`memm_allocate`函数提供管理数据以及分配空间。
|
||
*
|
||
* 在**内核镜像结尾**至`MEMM_ALLOC_ONLY_MEMORY`空间中，包含一个分配器`内核大分配器`。
|
||
*
|
||
* 分配器指针**必须**使用内核地址。
|
||
*
|
||
* @internal magic
|
||
*
|
||
* 分配器有效性由此检验，不为`MEMM_ALLOCATOR_MAGIC_NUM`说明获得了一个错误的分配器地址。
|
||
*
|
||
* @internal full
|
||
*
|
||
* 调用分配器的`allocate`方法后，在返回`nullptr`时会设为`true`。
|
||
* 调用分配器的`free`方法时设为`false`。
|
||
*
|
||
* @internal pid
|
||
*
|
||
* 进程标志服，表示此分配器所属的进程，为0代表属于内核。
|
||
*
|
||
* @internal userspace
|
||
*
|
||
* 若分配器不属于内核，此成员储存此分配器的用户空间地址。
|
||
*
|
||
* @internal type
|
||
*
|
||
* 分配器类型。在目录`include/kernel/memm/allocator`中对每个分配器分别定义一个唯一值。
|
||
*
|
||
* @internal allocate
|
||
*
|
||
* 分配器实例的allocate函数。当无法分配空间时返回nullptr。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。
|
||
*
|
||
* @internal free
|
||
*
|
||
* 分配器实例的free函数。若不是allocate得到的地址则什么都不做。
|
||
*
|
||
* @internal allocator_instance
|
||
*
|
||
* 分配器实例。
|
||
*/
|
||
typedef struct __allocator_t
|
||
{
|
||
#ifndef MEMM_ALLOCATOR_MAGIC
|
||
#define MEMM_ALLOCATOR_MAGIC ((u32)0x271fe441)
|
||
#endif
|
||
// 分配器有效性由此检验，不为`MEMM_ALLOCATOR_MAGIC_NUM`说明获得了一个错误的分配器地址。
|
||
// 此值在编译时通过各种方式确定，若
|
||
u32 magic;
|
||
|
||
// 调用分配器的`allocate`方法后，在返回`nullptr`时会设为`true`。
|
||
// 调用分配器的`free`方法时设为`false`。
|
||
bool full;
|
||
|
||
// 分配器类型。在目录`include/kernel/memm/allocator`中对每个分配器分别定义一个唯一值。
|
||
usize type;
|
||
usize size;
|
||
|
||
// 分配器实例的allocate函数。当无法分配空间时返回nullptr。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。
|
||
memm_allocate_t allocate;
|
||
// 分配器实例的free函数。若不是allocate得到的地址则什么都不做。
|
||
memm_free_t free;
|
||
|
||
// 分配器实例。
|
||
u64 allocator_instance[0];
|
||
} allocator_t;
|
||
|
||
/**
|
||
* @name 内存管理器
|
||
*
|
||
* @internal alloc_only_memory
|
||
*
|
||
* 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页表映射，这部分内存不可以再映射到物理页框。
|
||
*/
|
||
typedef struct __mem_manager_t
|
||
{
|
||
usize memory_size;
|
||
usize page_amount;
|
||
|
||
usize alloc_only_memory;
|
||
|
||
allocator_t *kernel_base_allocator;
|
||
|
||
usize page_table_area;
|
||
} memory_manager_t;
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_new
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* memory_manager_t *memm_new(usize mem_size);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 初始化内存管理结构。
|
||
*/
|
||
memory_manager_t *memm_new(usize mem_size);
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_get_manager
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* memory_manager_t *memm_get_manager();
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 在其它源代码文件中，获取内存管理结构的方式。
|
||
*/
|
||
memory_manager_t *memm_get_manager();
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_allocator_new
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* allocator_t *memm_allocator_new(void *start, usize length, usize type, usize pid);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 在`start`处创建一个长度为`length`的内存分配器，当`pid`为0时，表示这个分配器只给内核使用。
|
||
*/
|
||
allocator_t *memm_allocator_new(void *start, usize length, usize type, usize pid);
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_allocator_destruct
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* void memm_allocator_destruct(allocator_t *allocator);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 释放分配器对象。
|
||
*
|
||
* 只能被**内存回收模块**调用。
|
||
*/
|
||
void memm_allocator_destruct(allocator_t *allocator);
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_kernel_allocate
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* void *memm_kernel_allocate(usize size);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 为内核空间申请内存。
|
||
*/
|
||
void *memm_kernel_allocate(usize size);
|
||
|
||
/**
|
||
* @name memm_free
|
||
*
|
||
* ```c
|
||
* void memm_free(void *mem);
|
||
* ```
|
||
*
|
||
* 释放内存。
|
||
*/
|
||
void memm_free(void *mem);
|
||
|
||
void *memm_allcate_pagetable();
|
||
|
||
#endif
|