From 8d39334e39f3127a8d1e5d21a65dae016d2375f1 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: fslongjin Date: Thu, 11 Aug 2022 20:10:00 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E6=96=87=E4=BB=B6=E7=BB=93=E6=9E=84=E8=B0=83?= =?UTF-8?q?=E6=95=B4=EF=BC=9A=E5=B0=86=E5=86=85=E5=AD=98=E6=98=A0=E5=B0=84?= =?UTF-8?q?=E6=9C=89=E5=85=B3=E4=BB=A3=E7=A0=81=E7=A7=BB=E5=8A=A8=E5=88=B0?= =?UTF-8?q?mmap.c?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- kernel/mm/Makefile | 8 +- kernel/mm/mm.c | 313 ++------------------------------------------- kernel/mm/mm.h | 19 ++- kernel/mm/mmap.c | 301 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ kernel/mm/vma.c | 28 ++++ 5 files changed, 361 insertions(+), 308 deletions(-) create mode 100644 kernel/mm/mmap.c create mode 100644 kernel/mm/vma.c diff --git a/kernel/mm/Makefile b/kernel/mm/Makefile index fbe16790..fa8edb1c 100644 --- a/kernel/mm/Makefile +++ b/kernel/mm/Makefile @@ -2,7 +2,7 @@ CFLAGS += -I . -all:mm.o slab.o mm-stat.o +all:mm.o slab.o mm-stat.o vma.o mmap.o mm.o: mm.c gcc $(CFLAGS) -c mm.c -o mm.o @@ -12,3 +12,9 @@ slab.o: slab.c mm-stat.o: mm-stat.c gcc $(CFLAGS) -c mm-stat.c -o mm-stat.o + +vma.o: vma.c + gcc $(CFLAGS) -c vma.c -o vma.o + +mmap.o: mmap.c + gcc $(CFLAGS) -c mmap.c -o mmap.o diff --git a/kernel/mm/mm.c b/kernel/mm/mm.c index 9e1a8507..fde0bbee 100644 --- a/kernel/mm/mm.c +++ b/kernel/mm/mm.c @@ -9,40 +9,10 @@ #include #include -static ul Total_Memory = 0; -static ul total_2M_pages = 0; -static ul root_page_table_phys_addr = 0; // 内核层根页表的物理地址 -// #pragma GCC push_options -// #pragma GCC optimize("O3") +uint64_t mm_Total_Memory = 0; +uint64_t mm_total_2M_pages = 0; struct memory_desc memory_management_struct = {{0}, 0}; -/** - * @brief 虚拟地址长度所需要的entry数量 - * - */ -typedef struct -{ - int64_t num_PML4E; - int64_t num_PDPTE; - int64_t num_PDE; - int64_t num_PTE; -} mm_pgt_entry_num_t; - -/** - * @brief 计算虚拟地址长度对应的页表entry数量 - * - * @param length 长度 - * @param ent 返回的entry数量结构体 - */ -static void mm_calculate_entry_num(uint64_t length, mm_pgt_entry_num_t *ent) -{ - if (ent == NULL) - return; - ent->num_PML4E = (length + (1UL << PAGE_GDT_SHIFT) - 1) >> PAGE_GDT_SHIFT; - ent->num_PDPTE = (length + PAGE_1G_SIZE - 1) >> PAGE_1G_SHIFT; - ent->num_PDE = (length + PAGE_2M_SIZE - 1) >> PAGE_2M_SHIFT; - ent->num_PTE = (length + PAGE_4K_SIZE - 1) >> PAGE_4K_SHIFT; -} /** * @brief 从页表中获取pdt页表项的内容 @@ -92,7 +62,7 @@ void mm_init() io_mfence(); //可用的内存 if (mb2_mem_info->type == 1) - Total_Memory += mb2_mem_info->len; + mm_Total_Memory += mb2_mem_info->len; kdebug("[i=%d] mb2_mem_info[i].type=%d, mb2_mem_info[i].addr=%#018lx", i, mb2_mem_info[i].type, mb2_mem_info[i].addr); // 保存信息到mms @@ -105,7 +75,7 @@ void mm_init() if (mb2_mem_info[i].type > 4 || mb2_mem_info[i].len == 0 || mb2_mem_info[i].type < 1) break; } - printk("[ INFO ] Total amounts of RAM : %ld bytes\n", Total_Memory); + printk("[ INFO ] Total amounts of RAM : %ld bytes\n", mm_Total_Memory); // 计算有效内存页数 io_mfence(); @@ -123,9 +93,9 @@ void mm_init() if (addr_end <= addr_start) continue; io_mfence(); - total_2M_pages += ((addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT); + mm_total_2M_pages += ((addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT); } - kinfo("Total amounts of 2M pages : %ld.", total_2M_pages); + kinfo("Total amounts of 2M pages : %ld.", mm_total_2M_pages); // 物理地址空间的最大地址（包含了物理内存、内存空洞、ROM等） ul max_addr = memory_management_struct.e820[memory_management_struct.len_e820].BaseAddr + memory_management_struct.e820[memory_management_struct.len_e820].Length; @@ -370,7 +340,7 @@ struct Page *alloc_pages(unsigned int zone_select, int num, ul flags) } } } - kBUG("Cannot alloc page, ZONE=%d\tnums=%d, total_2M_pages=%d", zone_select, num, total_2M_pages); + kBUG("Cannot alloc page, ZONE=%d\tnums=%d, mm_total_2M_pages=%d", zone_select, num, mm_total_2M_pages); return NULL; } @@ -499,166 +469,6 @@ void page_table_init() kinfo("Page table Initialized. Affects:%d", js); } -/** - * @brief 将物理地址映射到页表的函数 - * - * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置 - * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置 - * @param length 要映射的区域的长度（字节） - * @param flags 标志位 - * @param use4k 是否使用4k页 - */ -int mm_map_phys_addr(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool use4k) -{ - uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3(); - - return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, false, true, use4k); -} - -int mm_map_phys_addr_user(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags) -{ - uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3(); - return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, true, true, false); -} - -/** - * @brief 将将物理地址填写到进程的页表的函数 - * - * @param proc_page_table_addr 页表的基地址 - * @param is_phys 页表的基地址是否为物理地址 - * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置 - * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置 - * @param length 要映射的区域的长度（字节） - * @param user 用户态是否可访问 - * @param flush 是否刷新tlb - * @param use4k 是否使用4k页 - */ -int mm_map_proc_page_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool user, bool flush, bool use4k) -{ - - // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址 - mm_pgt_entry_num_t pgt_num; - mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num); - // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE); - // 已映射的内存大小 - uint64_t length_mapped = 0; - - uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pml4_ptr; - if (is_phys) - pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL))); - else - pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)); - - // 循环填写顶层页表 - for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id) - { - // 剩余需要处理的pml4E -1 - --(pgt_num.num_PML4E); - - ul *pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id; - - // 创建新的二级页表 - if (*pml4e_ptr == 0) - { - ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0); - memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE); - set_pml4t(pml4e_ptr, mk_pml4t(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_PGT : PAGE_KERNEL_PGT))); - } - - uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL)); - // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr); - - // 循环填写二级页表 - for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id) - { - --pgt_num.num_PDPTE; - uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id); - // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr); - - // 创建新的三级页表 - if (*pdpte_ptr == 0) - { - ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0); - memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE); - set_pdpt(pdpte_ptr, mk_pdpt(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_DIR : PAGE_KERNEL_DIR))); - // kdebug("created new pdt, *pdpte_ptr=%#018lx, virt_addr=%#018lx", *pdpte_ptr, virt_addr); - } - - uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL)); - // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr); - - // 循环填写三级页表，初始化2M物理页 - for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id) - { - --pgt_num.num_PDE; - // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址 - ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id; - - // ====== 使用4k页 ======= - if (unlikely(use4k)) - { - // kdebug("use 4k"); - if (*pde_ptr == 0) - { - // 创建四级页表 - // kdebug("create PT"); - uint64_t *vaddr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0); - memset(vaddr, 0, PAGE_4K_SIZE); - set_pdt(pde_ptr, mk_pdt(virt_2_phys(vaddr), (user ? PAGE_USER_PDE : PAGE_KERNEL_PDE))); - } - else if (unlikely(*pde_ptr & (1 << 7))) - { - // 当前页表项已经被映射了2MB物理页 - goto failed; - } - - uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL)); - - // 循环填写4级页表，初始化4K页 - for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id) - { - --pgt_num.num_PTE; - uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id; - - if (unlikely(*pte_ptr != 0)) - { - kwarn("pte already exists."); - length_mapped += PAGE_4K_SIZE; - } - - set_pt(pte_ptr, mk_pt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_4K_PAGE : PAGE_KERNEL_4K_PAGE))); - } - } - // ======= 使用2M页 ======== - else - { - if (unlikely(*pde_ptr != 0 && user)) - { - // 如果是用户态可访问的页，则释放当前新获取的物理页 - if (likely((((ul)phys_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) < total_2M_pages)) // 校验是否为内存中的物理页 - free_pages(Phy_to_2M_Page((ul)phys_addr_start + length_mapped), 1); - length_mapped += PAGE_2M_SIZE; - continue; - } - // 页面写穿，禁止缓存 - set_pdt(pde_ptr, mk_pdt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_PAGE : PAGE_KERNEL_PAGE))); - length_mapped += PAGE_2M_SIZE; - } - } - } - } - if (likely(flush)) - flush_tlb(); - return 0; -failed:; - kerror("Map memory failed. use4k=%d, vaddr=%#018lx, paddr=%#018lx", use4k, virt_addr_start, phys_addr_start); - return -EFAULT; -} - /** * @brief 从页表中获取pdt页表项的内容 * @@ -695,113 +505,6 @@ uint64_t mm_get_PDE(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr, bool cl return *tmp; } -/** - * @brief 从页表中清除虚拟地址的映射 - * - * @param proc_page_table_addr 页表的地址 - * @param is_phys 页表地址是否为物理地址 - * @param virt_addr_start 要清除的虚拟地址的起始地址 - * @param length 要清除的区域的长度 - */ -void mm_unmap_proc_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul length) -{ - - // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址 - mm_pgt_entry_num_t pgt_num; - mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num); - // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE); - // 已取消映射的内存大小 - uint64_t length_unmapped = 0; - - uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pml4_ptr; - if (is_phys) - pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL))); - else - pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)); - - // 循环填写顶层页表 - for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id) - { - // 剩余需要处理的pml4E -1 - --(pgt_num.num_PML4E); - - ul *pml4e_ptr = NULL; - pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id; - - // 二级页表不存在 - if (*pml4e_ptr == 0) - { - continue; - } - - uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL)); - // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr); - - // 循环处理二级页表 - for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id) - { - --pgt_num.num_PDPTE; - uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id); - // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr); - - // 三级页表为空 - if (*pdpte_ptr == 0) - { - continue; - } - - uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL)); - // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr); - - // 循环处理三级页表 - for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id) - { - --pgt_num.num_PDE; - // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址 - ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id; - - // 存在4级页表 - if (unlikely(((*pde_ptr) & (1 << 7)) == 0)) - { - // 存在4K页 - uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff); - uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL)); - uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id; - - // 循环处理4K页表 - for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id, ++pte_ptr) - { - --pgt_num.num_PTE; - // todo: 当支持使用slab分配4K内存作为进程的4K页之后，在这里需要释放这些4K对象 - *pte_ptr = 0; - length_unmapped += PAGE_4K_SIZE; - } - - // 4级页表已经空了，释放页表 - if (unlikely(mm_check_page_table(pt_ptr)) == 0) - kfree(pt_ptr); - } - else - { - *pde_ptr = 0; - length_unmapped += PAGE_2M_SIZE; - } - } - - // 3级页表已经空了，释放页表 - if (unlikely(mm_check_page_table(pd_ptr)) == 0) - kfree(pd_ptr); - } - // 2级页表已经空了，释放页表 - if (unlikely(mm_check_page_table(pdpt_ptr)) == 0) - kfree(pdpt_ptr); - } - flush_tlb(); -} - /** * @brief 从mms中寻找Page结构体 * @@ -971,7 +674,7 @@ bool mm_check_mapped(ul page_table_phys_addr, uint64_t virt_addr) */ int8_t mm_is_2M_page(uint64_t paddr) { - if (likely((paddr >> PAGE_2M_SHIFT) < total_2M_pages)) + if (likely((paddr >> PAGE_2M_SHIFT) < mm_total_2M_pages)) return 1; else return 0; diff --git a/kernel/mm/mm.h b/kernel/mm/mm.h index 399f89f7..4fdc348b 100644 --- a/kernel/mm/mm.h +++ b/kernel/mm/mm.h @@ -4,7 +4,6 @@ #include #include - // 每个页表的项数 // 64位下，每个页表4k，每条页表项8B，故一个页表有512条 #define PTRS_PER_PGT 512 @@ -381,6 +380,7 @@ ul set_page_attr(struct Page *page, ul flags); #define VM_SHARED (1 << 3) #define VM_IO (1 << 4) // MMIO的内存区域 #define VM_SOFTDIRTY (1 << 5) +#define VM_MAYSHARE (1 << 6) // 该vma可被共享 /* VMA basic access permission flags */ #define VM_ACCESS_FLAGS (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC) @@ -420,7 +420,22 @@ static inline bool vma_is_accessible(struct vm_area_struct *vma) return vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS; } -/** +/** + * @brief 获取一块新的vma结构体，并将其与指定的mm进行绑定 + * + * @param mm 与VMA绑定的内存空间分布结构体 + * @return struct vm_area_struct* 新的VMA + */ +struct vm_area_struct * vm_area_alloc(struct mm_struct *mm); + +/** + * @brief 释放vma结构体 + * + * @param vma 待释放的vma结构体 + */ +void vm_area_free(struct vm_area_struct *vma); + +/** * @brief 重新初始化页表的函数 * 将所有物理页映射到线性地址空间 */ diff --git a/kernel/mm/mmap.c b/kernel/mm/mmap.c new file mode 100644 index 00000000..eee89428 --- /dev/null +++ b/kernel/mm/mmap.c @@ -0,0 +1,301 @@ +#include "mm.h" +#include "slab.h" +#include + +extern uint64_t mm_total_2M_pages; + +/** + * @brief 虚拟地址长度所需要的entry数量 + * + */ +typedef struct +{ + int64_t num_PML4E; + int64_t num_PDPTE; + int64_t num_PDE; + int64_t num_PTE; +} mm_pgt_entry_num_t; + +/** + * @brief 计算虚拟地址长度对应的页表entry数量 + * + * @param length 长度 + * @param ent 返回的entry数量结构体 + */ +static void mm_calculate_entry_num(uint64_t length, mm_pgt_entry_num_t *ent) +{ + if (ent == NULL) + return; + ent->num_PML4E = (length + (1UL << PAGE_GDT_SHIFT) - 1) >> PAGE_GDT_SHIFT; + ent->num_PDPTE = (length + PAGE_1G_SIZE - 1) >> PAGE_1G_SHIFT; + ent->num_PDE = (length + PAGE_2M_SIZE - 1) >> PAGE_2M_SHIFT; + ent->num_PTE = (length + PAGE_4K_SIZE - 1) >> PAGE_4K_SHIFT; +} + +/** + * @brief 将物理地址映射到页表的函数 + * + * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置 + * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置 + * @param length 要映射的区域的长度（字节） + * @param flags 标志位 + * @param use4k 是否使用4k页 + */ +int mm_map_phys_addr(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool use4k) +{ + uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3(); + + return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, false, true, use4k); +} + +int mm_map_phys_addr_user(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags) +{ + uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3(); + return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, true, true, false); +} + +/** + * @brief 将将物理地址填写到进程的页表的函数 + * + * @param proc_page_table_addr 页表的基地址 + * @param is_phys 页表的基地址是否为物理地址 + * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置 + * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置 + * @param length 要映射的区域的长度（字节） + * @param user 用户态是否可访问 + * @param flush 是否刷新tlb + * @param use4k 是否使用4k页 + */ +int mm_map_proc_page_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool user, bool flush, bool use4k) +{ + + // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址 + mm_pgt_entry_num_t pgt_num; + mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num); + // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE); + // 已映射的内存大小 + uint64_t length_mapped = 0; + + uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pml4_ptr; + if (is_phys) + pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL))); + else + pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)); + + // 循环填写顶层页表 + for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id) + { + // 剩余需要处理的pml4E -1 + --(pgt_num.num_PML4E); + + ul *pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id; + + // 创建新的二级页表 + if (*pml4e_ptr == 0) + { + ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0); + memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE); + set_pml4t(pml4e_ptr, mk_pml4t(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_PGT : PAGE_KERNEL_PGT))); + } + + uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL)); + // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr); + + // 循环填写二级页表 + for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id) + { + --pgt_num.num_PDPTE; + uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id); + // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr); + + // 创建新的三级页表 + if (*pdpte_ptr == 0) + { + ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0); + memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE); + set_pdpt(pdpte_ptr, mk_pdpt(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_DIR : PAGE_KERNEL_DIR))); + // kdebug("created new pdt, *pdpte_ptr=%#018lx, virt_addr=%#018lx", *pdpte_ptr, virt_addr); + } + + uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL)); + // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr); + + // 循环填写三级页表，初始化2M物理页 + for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id) + { + --pgt_num.num_PDE; + // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址 + ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id; + + // ====== 使用4k页 ======= + if (unlikely(use4k)) + { + // kdebug("use 4k"); + if (*pde_ptr == 0) + { + // 创建四级页表 + // kdebug("create PT"); + uint64_t *vaddr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0); + memset(vaddr, 0, PAGE_4K_SIZE); + set_pdt(pde_ptr, mk_pdt(virt_2_phys(vaddr), (user ? PAGE_USER_PDE : PAGE_KERNEL_PDE))); + } + else if (unlikely(*pde_ptr & (1 << 7))) + { + // 当前页表项已经被映射了2MB物理页 + goto failed; + } + + uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL)); + + // 循环填写4级页表，初始化4K页 + for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id) + { + --pgt_num.num_PTE; + uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id; + + if (unlikely(*pte_ptr != 0)) + { + kwarn("pte already exists."); + length_mapped += PAGE_4K_SIZE; + } + + set_pt(pte_ptr, mk_pt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_4K_PAGE : PAGE_KERNEL_4K_PAGE))); + } + } + // ======= 使用2M页 ======== + else + { + if (unlikely(*pde_ptr != 0 && user)) + { + // 如果是用户态可访问的页，则释放当前新获取的物理页 + if (likely((((ul)phys_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) < mm_total_2M_pages)) // 校验是否为内存中的物理页 + free_pages(Phy_to_2M_Page((ul)phys_addr_start + length_mapped), 1); + length_mapped += PAGE_2M_SIZE; + continue; + } + // 页面写穿，禁止缓存 + set_pdt(pde_ptr, mk_pdt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_PAGE : PAGE_KERNEL_PAGE))); + length_mapped += PAGE_2M_SIZE; + } + } + } + } + if (likely(flush)) + flush_tlb(); + return 0; +failed:; + kerror("Map memory failed. use4k=%d, vaddr=%#018lx, paddr=%#018lx", use4k, virt_addr_start, phys_addr_start); + return -EFAULT; +} + + +/** + * @brief 从页表中清除虚拟地址的映射 + * + * @param proc_page_table_addr 页表的地址 + * @param is_phys 页表地址是否为物理地址 + * @param virt_addr_start 要清除的虚拟地址的起始地址 + * @param length 要清除的区域的长度 + */ +void mm_unmap_proc_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul length) +{ + + // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址 + mm_pgt_entry_num_t pgt_num; + mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num); + // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE); + // 已取消映射的内存大小 + uint64_t length_unmapped = 0; + + uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pml4_ptr; + if (is_phys) + pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL))); + else + pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)); + + // 循环填写顶层页表 + for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id) + { + // 剩余需要处理的pml4E -1 + --(pgt_num.num_PML4E); + + ul *pml4e_ptr = NULL; + pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id; + + // 二级页表不存在 + if (*pml4e_ptr == 0) + { + continue; + } + + uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL)); + // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr); + + // 循环处理二级页表 + for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id) + { + --pgt_num.num_PDPTE; + uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id); + // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr); + + // 三级页表为空 + if (*pdpte_ptr == 0) + { + continue; + } + + uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL)); + // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr); + + // 循环处理三级页表 + for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id) + { + --pgt_num.num_PDE; + // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址 + ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id; + + // 存在4级页表 + if (unlikely(((*pde_ptr) & (1 << 7)) == 0)) + { + // 存在4K页 + uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff); + uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL)); + uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id; + + // 循环处理4K页表 + for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id, ++pte_ptr) + { + --pgt_num.num_PTE; + // todo: 当支持使用slab分配4K内存作为进程的4K页之后，在这里需要释放这些4K对象 + *pte_ptr = 0; + length_unmapped += PAGE_4K_SIZE; + } + + // 4级页表已经空了，释放页表 + if (unlikely(mm_check_page_table(pt_ptr)) == 0) + kfree(pt_ptr); + } + else + { + *pde_ptr = 0; + length_unmapped += PAGE_2M_SIZE; + } + } + + // 3级页表已经空了，释放页表 + if (unlikely(mm_check_page_table(pd_ptr)) == 0) + kfree(pd_ptr); + } + // 2级页表已经空了，释放页表 + if (unlikely(mm_check_page_table(pdpt_ptr)) == 0) + kfree(pdpt_ptr); + } + flush_tlb(); +} diff --git a/kernel/mm/vma.c b/kernel/mm/vma.c new file mode 100644 index 00000000..c0b6549e --- /dev/null +++ b/kernel/mm/vma.c @@ -0,0 +1,28 @@ +#include "mm.h" +#include "slab.h" + +/** + * @brief 获取一块新的vma结构体，并将其与指定的mm进行绑定 + * + * @param mm 与VMA绑定的内存空间分布结构体 + * @return struct vm_area_struct* 新的VMA + */ +struct vm_area_struct * vm_area_alloc(struct mm_struct *mm) +{ + struct vm_area_struct * vma = (struct vm_area_struct *)kmalloc(sizeof(struct vm_area_struct),0); + if(vma) + vma_init(vma, mm); + return vma; +} + +/** + * @brief 释放vma结构体 + * + * @param vma 待释放的vma结构体 + */ +void vm_area_free(struct vm_area_struct *vma) +{ + if(list_empty(&vma->list)) // 如果当前是剩余的最后一个vma + vma->vm_mm->vmas = NULL; + kfree(vma); +} \ No newline at end of file