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理解基于段页式内存地址的转换机制
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理解页表的建立和使用方法
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理解物理内存的管理方法
手动实现简易的物理内存管理系统
基本的函数
default_pmm_manager 的结构体变量，类型为 struct pmm_manager。这个结构体变量包含了默认的物理内存管理器的信息和功能。
具体来说，它的意思如下：
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.name = "default_pmm_manager"：给物理内存管理器取了一个名字，即 "defaultpmmmanager"。 -
.init = default_init：指定了初始化函数，即default_init函数，用于初始化物理内存管理器。 -
.init_memmap = default_init_memmap：指定了初始化内存映射的函数，即default_init_memmap函数，用于初始化空闲物理页的映射。 -
.alloc_pages = default_alloc_pages：指定了分配内存页的函数，即default_alloc_pages函数，用于从物理内存中分配一页或多页的内存。 -
.free_pages = default_free_pages：指定了释放内存页的函数，即default_free_pages函数，用于将不再使用的内存页释放回物理内存。 -
.nr_free_pages = default_nr_free_pages：指定了获取空闲内存页数量的函数，即default_nr_free_pages函数，用于获取当前物理内存中的空闲页数量。 -
.check = default_check：指定了检查函数，即default_check函数，用于检查物理内存管理器的正确性。
- 首次适应分配算法 实现 first-fit 连续物理内存分配算法
首先
假设我们有一段连续的内存，通过 default_init_memmap() 函数初始化为以下状态：
```Plain Text plaintextCopy code +-------------------+ | Free (nrfree) | +-------------------+ ^ ^ | | freelist End
### `static struct Page * default_alloc_pages(size_t n)` 此函数为分配空闲页
让我们通过图示来解释代码的执行过程。
假设我们有一个空闲页链表，如下所示：
+-------+ +-------+ +-------+ +-------+
| Page1 | | Page2 | | Page3 | | Page4 |
+-------+ +-------+ +-------+ +-------+
4页 3页 5页 2页
每个空闲页都有一个属性 `property` 记录了它的大小。
现在，假设我们调用 `default_alloc_pages(4)`，希望分配一个大小为 4 页的空闲块。
代码执行过程如下：
2. **初始化**：我们初始化一个指针 `le` 指向空闲页链表的头部。
3. **遍历空闲页链表**：我们开始从头部遍历空闲页链表，寻找一个大小大于等于 4 页的空闲块。
4. **找到合适的空闲块**：假设在遍历过程中，我们找到了 `Page3`，它的大小为 5 页。
+-------+ +-------+ +-------+ |
Page1 | | Page2 | | Page4 |
+-------+ +-------+ +-------+
4页 3页 2页
5. **分配空闲块**：我们将 `Page3` 分配出去，并从空闲页链表中删除。
+-------+ +-------+ +-------+ |
Page1 | | Page2 | | Page4 |
+-------+ +-------+ +-------+
4页 3页 2页
6. **更新空闲页链表**：由于 `Page3` 的大小超过了需要的 4 页，因此我们需要将剩余的部分重新加入到空闲页链表中。
+-------+ +-------+ +-------+ +-------+ |
Page1 | | Page2 | | Page3 | | Page4 |
+-------+ +-------+ +-------+ +-------+
4页 3页 1页 2页
这样，我们就完成了一次内存分配的过程。整个过程中，代码按照从头部开始的顺序遍历空闲页链表，找到了第一个大小满足要求的空闲块，并进行了相应的分配操作。
### 即 `default_free_pages` 函数，用于将不再使用的内存页释放回物理内存。
给定内存中包含的页以及释放内存的情况，如下所示：
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+ |
Page1 | Page2 | Page3 | Page4 | Page5 | Page6 |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
假设我们要释放从 `Page2` 开始的 3 页内存。
7. **初始状态**：在初始状态下，我们有六个页，每个页都是可用的。
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
| Page1 | Page2 | Page3 | Page4 | Page5 | Page6 |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
8. **释放内存页**：我们从 `Page2` 开始释放 3 页内存，并将它们标记为可用。
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+ |
Page1 | Free | Free | Free | Page5 | Page6 |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+ ```
- 合并连续的空闲页：由于释放的内存页与相邻的空闲页相连，因此我们将它们合并为一个更大的空闲页。
即一整个free空闲页
default_nr_free_pages：指定了获取空闲内存页数量的函数
static size_t
defaultnrfree_pages(void) {
return nr_free;
}
实现寻找虚拟地址对应的页表项
页目录项（Page Directory Entry）和页表项（Page Table Entry）是 x86 架构下操作系统管理虚拟内存的重要数据结构。
页目录项（Page Directory Entry）：
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Present (P)：表示页目录项是否存在，用于判断页表是否存在于内存中。
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Read/Write (R/W)：表示页表对应的页面是否可读写，用于设置页表权限。
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User/Supervisor (U/S)：表示页表对应的页面是否可供用户态程序访问，用于设置页表权限。
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Accessed (A)：表示该页表项是否被访问过，用于页面置换算法。
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Dirty (D)：表示该页表对应的页面是否被修改过，用于页面置换算法和页面写回判断。
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Page Table Base Address (PTBA)：存储页表的物理地址，指向页表的起始地址。
页表项（Page Table Entry）：
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Present (P)：表示页表项是否存在，用于判断物理页面是否存在于内存中。
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Read/Write (R/W)：表示物理页面是否可读写，用于设置页面权限。
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User/Supervisor (U/S)：表示物理页面是否可供用户态程序访问，用于设置页面权限。
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Accessed (A)：表示该页表项对应的页面是否被访问过，用于页面置换算法。
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Dirty (D)：表示该页表对应的页面是否被修改过，用于页面置换算法和页面写回判断。
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Page Base Address (PBA)：存储物理页面的起始地址。
当ucore执行过程中访问内存出现页访问异常时，硬件会进行以下处理：
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检查页目录项和页表项中的标志位，如Present、Read/Write、User/Supervisor等，确定访问权限。
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如果页表项或页目录项不存在，会引发页错误异常（Page Fault Exception）。
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操作系统会根据页错误异常的处理机制，将缺失的页面从磁盘加载到内存中，更新页表项，并重新执行引发异常的指令。
释放某虚地址所在的页并取消对应二级页表项的映射
当释放一个包含某虚地址的物理内存页时，需要让对应此物理内存页的管理数据结构 Page 做相关的清除处理，使得此物理内存页成为空闲；另外还需把表示虚地址与物理地址对应关系的二级页表项清除