新的内存管理模块 (#303)

  实现了具有优秀架构设计的新的内存管理模块,对内核空间和用户空间的内存映射、分配、释放、管理等操作进行了封装,使得内核开发者可以更加方便地进行内存管理。

  内存管理模块主要由以下类型的组件组成:

- **硬件抽象层(MemoryManagementArch)** - 提供对具体处理器架构的抽象,使得内存管理模块可以在不同的处理器架构上运行
- **页面映射器(PageMapper)**- 提供对虚拟地址和物理地址的映射,以及页表的创建、填写、销毁、权限管理等操作。分为两种类型:内核页表映射器(KernelMapper)和用户页表映射器(位于具体的用户地址空间结构中)
- **页面刷新器(PageFlusher)** - 提供对页表的刷新操作(整表刷新、单页刷新、跨核心刷新)
- **页帧分配器(FrameAllocator)** - 提供对页帧的分配、释放、管理等操作。具体来说,包括BumpAllocator、BuddyAllocator
- **小对象分配器** - 提供对小内存对象的分配、释放、管理等操作。指的是内核里面的SlabAllocator (SlabAllocator的实现目前还没有完成)
- **MMIO空间管理器** - 提供对MMIO地址空间的分配、管理操作。(目前这个模块待进一步重构)
- **用户地址空间管理机制** - 提供对用户地址空间的管理。
    - VMA机制 - 提供对用户地址空间的管理,包括VMA的创建、销毁、权限管理等操作
    - 用户映射管理 - 与VMA机制共同作用,管理用户地址空间的映射
- **系统调用层** - 提供对用户空间的内存管理系统调用,包括mmap、munmap、mprotect、mremap等
- **C接口兼容层** - 提供对原有的C代码的接口,是的C代码能够正常运行。


除上面的新增内容以外,其它的更改内容:
- 新增二进制加载器,以及elf的解析器
- 解决由于local_irq_save、local_irq_restore函数的汇编不规范导致影响栈行为的bug。
- 解决local_irq_save未关中断的错误。
- 修复sys_gettimeofday对timezone参数的处理的bug

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Co-authored-by: kong <kongweichao@dragonos.org>
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2023-07-22 16:27:02 +08:00
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@ -13,8 +13,8 @@ use crate::syscall::SystemError;
/// @brief 保存中断状态到flags中关闭中断并对自旋锁加锁
#[inline]
pub fn spin_lock_irqsave(lock: *mut spinlock_t, flags: &mut u64) {
*flags = local_irq_save() as u64;
pub fn spin_lock_irqsave(lock: *mut spinlock_t, flags: &mut usize) {
*flags = local_irq_save();
unsafe {
spin_lock(lock);
}
@ -22,12 +22,11 @@ pub fn spin_lock_irqsave(lock: *mut spinlock_t, flags: &mut u64) {
/// @brief 恢复rflags以及中断状态并解锁自旋锁
#[inline]
pub fn spin_unlock_irqrestore(lock: *mut spinlock_t, flags: &u64) {
pub fn spin_unlock_irqrestore(lock: *mut spinlock_t, flags: usize) {
unsafe {
spin_unlock(lock);
}
// kdebug!("123");
local_irq_restore(*flags as usize);
local_irq_restore(flags);
}
/// 判断一个自旋锁是否已经被加锁
@ -129,27 +128,27 @@ impl RawSpinlock {
}
/// @brief 保存中断状态到flags中关闭中断并对自旋锁加锁
pub fn lock_irqsave(&self, flags: &mut u64) {
*flags = local_irq_save() as u64;
pub fn lock_irqsave(&self, flags: &mut usize) {
*flags = local_irq_save();
self.lock();
}
/// @brief 恢复rflags以及中断状态并解锁自旋锁
pub fn unlock_irqrestore(&self, flags: &u64) {
pub fn unlock_irqrestore(&self, flags: usize) {
self.unlock();
local_irq_restore(*flags as usize);
local_irq_restore(flags);
}
/// @brief 尝试保存中断状态到flags中关闭中断并对自旋锁加锁
/// @return 加锁成功->true
/// 加锁失败->false
#[inline(always)]
pub fn try_lock_irqsave(&self, flags: &mut u64) -> bool {
*flags = local_irq_save() as u64;
pub fn try_lock_irqsave(&self, flags: &mut usize) -> bool {
*flags = local_irq_save();
if self.try_lock() {
return true;
}
local_irq_restore(*flags as usize);
local_irq_restore(*flags);
return false;
}
}
@ -168,7 +167,7 @@ pub struct SpinLock<T> {
#[derive(Debug)]
pub struct SpinLockGuard<'a, T: 'a> {
lock: &'a SpinLock<T>,
flag: u64,
flag: usize,
}
/// 向编译器保证SpinLock在线程之间是安全的.
@ -194,7 +193,8 @@ impl<T> SpinLock<T> {
}
pub fn lock_irqsave(&self) -> SpinLockGuard<T> {
let mut flags: u64 = 0;
let mut flags: usize = 0;
self.lock.lock_irqsave(&mut flags);
// 加锁成功,返回一个守卫
return SpinLockGuard {
@ -214,7 +214,7 @@ impl<T> SpinLock<T> {
}
pub fn try_lock_irqsave(&self) -> Result<SpinLockGuard<T>, SystemError> {
let mut flags: u64 = 0;
let mut flags: usize = 0;
if self.lock.try_lock_irqsave(&mut flags) {
return Ok(SpinLockGuard {
lock: self,
@ -245,7 +245,7 @@ impl<T> DerefMut for SpinLockGuard<'_, T> {
impl<T> Drop for SpinLockGuard<'_, T> {
fn drop(&mut self) {
if self.flag != 0 {
self.lock.lock.unlock_irqrestore(&self.flag);
self.lock.lock.unlock_irqrestore(self.flag);
} else {
self.lock.lock.unlock();
}