1 #include "mm.h"
2 #include "mm-types.h"
3 #include "mmio.h"
4 #include "slab.h"
5 #include <common/printk.h>
6 #include <common/kprint.h>
7 #include <driver/multiboot2/multiboot2.h>
8 #include <process/process.h>
9 #include <common/compiler.h>
10 #include <common/errno.h>
11 #include <debug/traceback/traceback.h>
12 
13 uint64_t mm_Total_Memory = 0;
14 uint64_t mm_total_2M_pages = 0;
15 struct mm_struct initial_mm = {0};
16 
17 struct memory_desc memory_management_struct = {{0}, 0};
18 
19 /**
20  * @brief 从页表中获取pdt页表项的内容
21  *
22  * @param proc_page_table_addr 页表的地址
23  * @param is_phys 页表地址是否为物理地址
24  * @param virt_addr_start 要清除的虚拟地址的起始地址
25  * @param length 要清除的区域的长度
26  * @param clear 是否清除标志位
27  */
28 uint64_t mm_get_PDE(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr, bool clear);
29 
30 /**
31  * @brief 检查页表是否存在不为0的页表项
32  *
33  * @param ptr 页表基指针
34  * @return int8_t 存在 -> 1
35  *                不存在 -> 0
36  */
mm_check_page_table(uint64_t * ptr)37 int8_t mm_check_page_table(uint64_t *ptr)
38 {
39     for (int i = 0; i < 512; ++i, ++ptr)
40     {
41         if (*ptr != 0)
42             return 1;
43     }
44     return 0;
45 }
46 
mm_init()47 void mm_init()
48 {
49     kinfo("Initializing memory management unit...");
50     // 设置内核程序不同部分的起止地址
51     memory_management_struct.kernel_code_start = (ul)&_text;
52     memory_management_struct.kernel_code_end = (ul)&_etext;
53     memory_management_struct.kernel_data_end = (ul)&_edata;
54     memory_management_struct.rodata_end = (ul)&_erodata;
55     memory_management_struct.start_brk = (ul)&_end;
56 
57     struct multiboot_mmap_entry_t mb2_mem_info[512];
58     int count;
59 
60     multiboot2_iter(multiboot2_get_memory, mb2_mem_info, &count);
61     io_mfence();
62     for (int i = 0; i < count; ++i)
63     {
64         io_mfence();
65         // 可用的内存
66         if (mb2_mem_info->type == 1)
67             mm_Total_Memory += mb2_mem_info->len;
68 
69         // 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);
70         // 保存信息到mms
71         memory_management_struct.e820[i].BaseAddr = mb2_mem_info[i].addr;
72         memory_management_struct.e820[i].Length = mb2_mem_info[i].len;
73         memory_management_struct.e820[i].type = mb2_mem_info[i].type;
74         memory_management_struct.len_e820 = i;
75 
76         // 脏数据
77         if (mb2_mem_info[i].type > 4 || mb2_mem_info[i].len == 0 || mb2_mem_info[i].type < 1)
78             break;
79     }
80     printk("[ INFO ] Total amounts of RAM : %ld bytes\n", mm_Total_Memory);
81 
82     // 计算有效内存页数
83     io_mfence();
84     for (int i = 0; i < memory_management_struct.len_e820; ++i)
85     {
86         if (memory_management_struct.e820[i].type != 1)
87             continue;
88         io_mfence();
89         // 将内存段的起始物理地址按照2M进行对齐
90         ul addr_start = PAGE_2M_ALIGN(memory_management_struct.e820[i].BaseAddr);
91         // 将内存段的终止物理地址的低2M区域清空,以实现对齐
92         ul addr_end = ((memory_management_struct.e820[i].BaseAddr + memory_management_struct.e820[i].Length) & PAGE_2M_MASK);
93 
94         // 内存段不可用
95         if (addr_end <= addr_start)
96             continue;
97         io_mfence();
98         mm_total_2M_pages += ((addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT);
99     }
100     kinfo("Total amounts of 2M pages : %ld.", mm_total_2M_pages);
101 
102     // 物理地址空间的最大地址(包含了物理内存、内存空洞、ROM等)
103     ul max_addr = memory_management_struct.e820[memory_management_struct.len_e820].BaseAddr + memory_management_struct.e820[memory_management_struct.len_e820].Length;
104     // 初始化mms的bitmap
105     // bmp的指针指向截止位置的4k对齐的上边界(防止修改了别的数据)
106     io_mfence();
107     memory_management_struct.bmp = (unsigned long *)((memory_management_struct.start_brk + PAGE_4K_SIZE - 1) & PAGE_4K_MASK);
108     memory_management_struct.bits_size = max_addr >> PAGE_2M_SHIFT;                                                                                         // 物理地址空间的最大页面数
109     memory_management_struct.bmp_len = (((unsigned long)(max_addr >> PAGE_2M_SHIFT) + sizeof(unsigned long) * 8 - 1) / 8) & (~(sizeof(unsigned long) - 1)); // bmp由多少个unsigned long变量组成
110     io_mfence();
111 
112     // 初始化bitmap, 先将整个bmp空间全部置位。稍后再将可用物理内存页复位。
113     memset(memory_management_struct.bmp, 0xff, memory_management_struct.bmp_len);
114     io_mfence();
115     // 初始化内存页结构
116     // 将页结构映射于bmp之后
117     memory_management_struct.pages_struct = (struct Page *)(((unsigned long)memory_management_struct.bmp + memory_management_struct.bmp_len + PAGE_4K_SIZE - 1) & PAGE_4K_MASK);
118 
119     memory_management_struct.count_pages = max_addr >> PAGE_2M_SHIFT;
120     memory_management_struct.pages_struct_len = ((max_addr >> PAGE_2M_SHIFT) * sizeof(struct Page) + sizeof(long) - 1) & (~(sizeof(long) - 1));
121     // 将pages_struct全部清空,以备后续初始化
122     memset(memory_management_struct.pages_struct, 0x00, memory_management_struct.pages_struct_len); // init pages memory
123 
124     io_mfence();
125     // 初始化内存区域
126     memory_management_struct.zones_struct = (struct Zone *)(((ul)memory_management_struct.pages_struct + memory_management_struct.pages_struct_len + PAGE_4K_SIZE - 1) & PAGE_4K_MASK);
127     io_mfence();
128     // 由于暂时无法计算zone结构体的数量,因此先将其设为0
129     memory_management_struct.count_zones = 0;
130     io_mfence();
131     // zones-struct 成员变量暂时按照5个来计算
132     memory_management_struct.zones_struct_len = (10 * sizeof(struct Zone) + sizeof(ul) - 1) & (~(sizeof(ul) - 1));
133     io_mfence();
134     memset(memory_management_struct.zones_struct, 0x00, memory_management_struct.zones_struct_len);
135 
136     // ==== 遍历e820数组,完成成员变量初始化工作 ===
137 
138     for (int i = 0; i < memory_management_struct.len_e820; ++i)
139     {
140         io_mfence();
141         if (memory_management_struct.e820[i].type != 1) // 不是操作系统可以使用的物理内存
142             continue;
143         ul addr_start = PAGE_2M_ALIGN(memory_management_struct.e820[i].BaseAddr);
144         ul addr_end = (memory_management_struct.e820[i].BaseAddr + memory_management_struct.e820[i].Length) & PAGE_2M_MASK;
145 
146         if (addr_end <= addr_start)
147             continue;
148 
149         // zone init
150         struct Zone *z = memory_management_struct.zones_struct + memory_management_struct.count_zones;
151         ++memory_management_struct.count_zones;
152 
153         z->zone_addr_start = addr_start;
154         z->zone_addr_end = addr_end;
155         z->zone_length = addr_end - addr_start;
156 
157         z->count_pages_using = 0;
158         z->count_pages_free = (addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT;
159         z->total_pages_link = 0;
160 
161         z->attr = 0;
162         z->gmd_struct = &memory_management_struct;
163 
164         z->count_pages = (addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT;
165         z->pages_group = (struct Page *)(memory_management_struct.pages_struct + (addr_start >> PAGE_2M_SHIFT));
166 
167         // 初始化页
168         struct Page *p = z->pages_group;
169 
170         for (int j = 0; j < z->count_pages; ++j, ++p)
171         {
172             p->zone = z;
173             p->addr_phys = addr_start + PAGE_2M_SIZE * j;
174             p->attr = 0;
175 
176             p->ref_counts = 0;
177             p->age = 0;
178 
179             // 将bmp中对应的位 复位
180             *(memory_management_struct.bmp + ((p->addr_phys >> PAGE_2M_SHIFT) >> 6)) ^= (1UL << ((p->addr_phys >> PAGE_2M_SHIFT) % 64));
181         }
182     }
183 
184     // 初始化0~2MB的物理页
185     // 由于这个区间的内存由多个内存段组成,因此不会被以上代码初始化,需要我们手动配置page[0]。
186     io_mfence();
187     memory_management_struct.pages_struct->zone = memory_management_struct.zones_struct;
188     memory_management_struct.pages_struct->addr_phys = 0UL;
189     set_page_attr(memory_management_struct.pages_struct, PAGE_PGT_MAPPED | PAGE_KERNEL_INIT | PAGE_KERNEL);
190     memory_management_struct.pages_struct->ref_counts = 1;
191     memory_management_struct.pages_struct->age = 0;
192     // 将第0页的标志位给置上
193     //*(memory_management_struct.bmp) |= 1UL;
194 
195     // 计算zone结构体的总长度(按照64位对齐)
196     memory_management_struct.zones_struct_len = (memory_management_struct.count_zones * sizeof(struct Zone) + sizeof(ul) - 1) & (~(sizeof(ul) - 1));
197 
198     ZONE_DMA_INDEX = 0;
199     ZONE_NORMAL_INDEX = memory_management_struct.count_zones ;
200     ZONE_UNMAPPED_INDEX = 0;
201 
202     //kdebug("ZONE_DMA_INDEX=%d\tZONE_NORMAL_INDEX=%d\tZONE_UNMAPPED_INDEX=%d", ZONE_DMA_INDEX, ZONE_NORMAL_INDEX, ZONE_UNMAPPED_INDEX);
203     //  设置内存页管理结构的地址,预留了一段空间,防止内存越界。
204     memory_management_struct.end_of_struct = (ul)((ul)memory_management_struct.zones_struct + memory_management_struct.zones_struct_len + sizeof(long) * 32) & (~(sizeof(long) - 1));
205 
206     // 初始化内存管理单元结构所占的物理页的结构体
207     ul mms_max_page = (virt_2_phys(memory_management_struct.end_of_struct) >> PAGE_2M_SHIFT); // 内存管理单元所占据的序号最大的物理页
208     // kdebug("mms_max_page=%ld", mms_max_page);
209 
210     struct Page *tmp_page = NULL;
211     ul page_num;
212     // 第0个page已经在上方配置
213     for (ul j = 1; j <= mms_max_page; ++j)
214     {
215         barrier();
216         tmp_page = memory_management_struct.pages_struct + j;
217         page_init(tmp_page, PAGE_PGT_MAPPED | PAGE_KERNEL | PAGE_KERNEL_INIT);
218         barrier();
219         page_num = tmp_page->addr_phys >> PAGE_2M_SHIFT;
220         *(memory_management_struct.bmp + (page_num >> 6)) |= (1UL << (page_num % 64));
221         ++tmp_page->zone->count_pages_using;
222         --tmp_page->zone->count_pages_free;
223     }
224 
225     kinfo("Memory management unit initialize complete!");
226 
227     flush_tlb();
228     // todo: 在这里增加代码,暂时停止视频输出,否则可能会导致图像数据写入slab的区域,从而造成异常
229     // 初始化slab内存池
230     slab_init();
231     page_table_init();
232 
233     initial_mm.pgd = (pml4t_t *)get_CR3();
234 
235     initial_mm.code_addr_start = memory_management_struct.kernel_code_start;
236     initial_mm.code_addr_end = memory_management_struct.kernel_code_end;
237 
238     initial_mm.data_addr_start = (ul)&_data;
239     initial_mm.data_addr_end = memory_management_struct.kernel_data_end;
240 
241     initial_mm.rodata_addr_start = (ul)&_rodata;
242     initial_mm.rodata_addr_end = (ul)&_erodata;
243     initial_mm.bss_start = (uint64_t)&_bss;
244     initial_mm.bss_end = (uint64_t)&_ebss;
245 
246     initial_mm.brk_start = memory_management_struct.start_brk;
247     initial_mm.brk_end = current_pcb->addr_limit;
248 
249     initial_mm.stack_start = _stack_start;
250     initial_mm.vmas = NULL;
251 
252 
253 
254     mmio_init();
255 }
256 
257 /**
258  * @brief 初始化内存页
259  *
260  * @param page 内存页结构体
261  * @param flags 标志位
262  * 本函数只负责初始化内存页,允许对同一页面进行多次初始化
263  * 而维护计数器及置位bmp标志位的功能,应当在分配页面的时候手动完成
264  * @return unsigned long
265  */
page_init(struct Page * page,ul flags)266 unsigned long page_init(struct Page *page, ul flags)
267 {
268     page->attr |= flags;
269     // 若页面的引用计数为0或是共享页,增加引用计数
270     if ((!page->ref_counts) || (page->attr & PAGE_SHARED))
271     {
272         ++page->ref_counts;
273         barrier();
274         if (page->zone)
275             ++page->zone->total_pages_link;
276     }
277     page->anon_vma = NULL;
278     spin_init(&(page->op_lock));
279     return 0;
280 }
281 
282 /**
283  * @brief 从已初始化的页结构中搜索符合申请条件的、连续num个struct page
284  *
285  * @param zone_select 选择内存区域, 可选项:dma, mapped in pgt(normal), unmapped in pgt
286  * @param num 需要申请的连续内存页的数量 num<64
287  * @param flags 将页面属性设置成flag
288  * @return struct Page*
289  */
alloc_pages(unsigned int zone_select,int num,ul flags)290 struct Page *alloc_pages(unsigned int zone_select, int num, ul flags)
291 {
292     ul zone_start = 0, zone_end = 0;
293     if (num >= 64 && num <= 0)
294     {
295         kerror("alloc_pages(): num is invalid.");
296         return NULL;
297     }
298 
299     ul attr = flags;
300     switch (zone_select)
301     {
302     case ZONE_DMA:
303         // DMA区域
304         zone_start = 0;
305         zone_end = ZONE_DMA_INDEX;
306         attr |= PAGE_PGT_MAPPED;
307         break;
308     case ZONE_NORMAL:
309         zone_start = ZONE_DMA_INDEX;
310         zone_end = ZONE_NORMAL_INDEX;
311         attr |= PAGE_PGT_MAPPED;
312         break;
313     case ZONE_UNMAPPED_IN_PGT:
314         zone_start = ZONE_NORMAL_INDEX;
315         zone_end = ZONE_UNMAPPED_INDEX;
316         attr = 0;
317         break;
318 
319     default:
320         kerror("In alloc_pages: param: zone_select incorrect.");
321         // 返回空
322         return NULL;
323         break;
324     }
325 
326     for (int i = zone_start; i < zone_end; ++i)
327     {
328         if ((memory_management_struct.zones_struct + i)->count_pages_free < num)
329             continue;
330 
331         struct Zone *z = memory_management_struct.zones_struct + i;
332         // 区域对应的起止页号
333         ul page_start = (z->zone_addr_start >> PAGE_2M_SHIFT);
334         ul page_end = (z->zone_addr_end >> PAGE_2M_SHIFT);
335 
336         ul tmp = 64 - page_start % 64;
337         for (ul j = page_start; j < page_end; j += ((j % 64) ? tmp : 64))
338         {
339             // 按照bmp中的每一个元素进行查找
340             // 先将p定位到bmp的起始元素
341             ul *p = memory_management_struct.bmp + (j >> 6);
342 
343             ul shift = j % 64;
344             ul tmp_num = ((1UL << num) - 1);
345             for (ul k = shift; k < 64; ++k)
346             {
347                 // 寻找连续num个空页
348                 if (!((k ? ((*p >> k) | (*(p + 1) << (64 - k))) : *p) & tmp_num))
349 
350                 {
351                     ul start_page_num = j + k - shift; // 计算得到要开始获取的内存页的页号
352                     for (ul l = 0; l < num; ++l)
353                     {
354                         struct Page *x = memory_management_struct.pages_struct + start_page_num + l;
355 
356                         // 分配页面,手动配置属性及计数器
357                         // 置位bmp
358                         *(memory_management_struct.bmp + ((x->addr_phys >> PAGE_2M_SHIFT) >> 6)) |= (1UL << (x->addr_phys >> PAGE_2M_SHIFT) % 64);
359                         ++(z->count_pages_using);
360                         --(z->count_pages_free);
361                         page_init(x, attr);
362                     }
363                     // 成功分配了页面,返回第一个页面的指针
364                     // kwarn("start page num=%d\n", start_page_num);
365                     return (struct Page *)(memory_management_struct.pages_struct + start_page_num);
366                 }
367             }
368         }
369     }
370     kBUG("Cannot alloc page, ZONE=%d\tnums=%d, mm_total_2M_pages=%d", zone_select, num, mm_total_2M_pages);
371     return NULL;
372 }
373 
374 /**
375  * @brief 清除页面的引用计数, 计数为0时清空除页表已映射以外的所有属性
376  *
377  * @param p 物理页结构体
378  * @return unsigned long
379  */
page_clean(struct Page * p)380 unsigned long page_clean(struct Page *p)
381 {
382     --p->ref_counts;
383     --p->zone->total_pages_link;
384 
385     // 若引用计数为空,则清空除PAGE_PGT_MAPPED以外的所有属性
386     if (!p->ref_counts)
387     {
388         p->attr &= PAGE_PGT_MAPPED;
389     }
390     return 0;
391 }
392 
393 /**
394  * @brief Get the page's attr
395  *
396  * @param page 内存页结构体
397  * @return ul 属性
398  */
get_page_attr(struct Page * page)399 ul get_page_attr(struct Page *page)
400 {
401     if (page == NULL)
402     {
403         kBUG("get_page_attr(): page == NULL");
404         return EPAGE_NULL;
405     }
406     else
407         return page->attr;
408 }
409 
410 /**
411  * @brief Set the page's attr
412  *
413  * @param page 内存页结构体
414  * @param flags  属性
415  * @return ul 错误码
416  */
set_page_attr(struct Page * page,ul flags)417 ul set_page_attr(struct Page *page, ul flags)
418 {
419     if (page == NULL)
420     {
421         kBUG("get_page_attr(): page == NULL");
422         return EPAGE_NULL;
423     }
424     else
425     {
426         page->attr = flags;
427         return 0;
428     }
429 }
430 /**
431  * @brief 释放连续number个内存页
432  *
433  * @param page 第一个要被释放的页面的结构体
434  * @param number 要释放的内存页数量 number<64
435  */
436 
free_pages(struct Page * page,int number)437 void free_pages(struct Page *page, int number)
438 {
439     if (page == NULL)
440     {
441         kerror("free_pages() page is invalid.");
442         return;
443     }
444 
445     if (number >= 64 || number <= 0)
446     {
447         kerror("free_pages(): number %d is invalid.", number);
448         return;
449     }
450 
451     ul page_num;
452     for (int i = 0; i < number; ++i, ++page)
453     {
454         page_num = page->addr_phys >> PAGE_2M_SHIFT;
455         // 复位bmp
456         *(memory_management_struct.bmp + (page_num >> 6)) &= ~(1UL << (page_num % 64));
457         // 更新计数器
458         --page->zone->count_pages_using;
459         ++page->zone->count_pages_free;
460         page->attr = 0;
461     }
462 
463     return;
464 }
465 
466 /**
467  * @brief 重新初始化页表的函数
468  * 将所有物理页映射到线性地址空间
469  */
page_table_init()470 void page_table_init()
471 {
472     kinfo("Re-Initializing page table...");
473     ul *global_CR3 = get_CR3();
474 
475     int js = 0;
476     ul *tmp_addr;
477     for (int i = 0; i < memory_management_struct.count_zones; ++i)
478     {
479         struct Zone *z = memory_management_struct.zones_struct + i;
480         struct Page *p = z->pages_group;
481 
482         if (i == ZONE_UNMAPPED_INDEX && ZONE_UNMAPPED_INDEX != 0)
483             break;
484 
485         for (int j = 0; j < z->count_pages; ++j)
486         {
487             mm_map_proc_page_table((uint64_t)get_CR3(), true, (ul)phys_2_virt(p->addr_phys), p->addr_phys, PAGE_2M_SIZE, PAGE_KERNEL_PAGE, false, true, false);
488 
489             ++p;
490             ++js;
491         }
492     }
493 
494 
495     barrier();
496         // ========= 在IDLE进程的顶层页表中添加对内核地址空间的映射 =====================
497 
498     // 由于IDLE进程的顶层页表的高地址部分会被后续进程所复制,为了使所有进程能够共享相同的内核空间,
499     //  因此需要先在IDLE进程的顶层页表内映射二级页表
500 
501     uint64_t *idle_pml4t_vaddr = (uint64_t *)phys_2_virt((uint64_t)get_CR3() & (~0xfffUL));
502 
503     for (int i = 256; i < 512; ++i)
504     {
505         uint64_t *tmp = idle_pml4t_vaddr + i;
506         barrier();
507         if (*tmp == 0)
508         {
509             void *pdpt = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
510             barrier();
511             memset(pdpt, 0, PAGE_4K_SIZE);
512             barrier();
513             set_pml4t(tmp, mk_pml4t(virt_2_phys(pdpt), PAGE_KERNEL_PGT));
514         }
515     }
516     barrier();
517     flush_tlb();
518     kinfo("Page table Initialized. Affects:%d", js);
519 }
520 
521 /**
522  * @brief 从页表中获取pdt页表项的内容
523  *
524  * @param proc_page_table_addr 页表的地址
525  * @param is_phys 页表地址是否为物理地址
526  * @param virt_addr_start 要清除的虚拟地址的起始地址
527  * @param length 要清除的区域的长度
528  * @param clear 是否清除标志位
529  */
mm_get_PDE(ul proc_page_table_addr,bool is_phys,ul virt_addr,bool clear)530 uint64_t mm_get_PDE(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr, bool clear)
531 {
532     ul *tmp;
533     if (is_phys)
534         tmp = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)) + ((virt_addr >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff));
535     else
536         tmp = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)) + ((virt_addr >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff);
537 
538     // pml4页表项为0
539     if (*tmp == 0)
540         return 0;
541 
542     tmp = phys_2_virt((ul *)(*tmp & (~0xfffUL)) + ((virt_addr >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff));
543 
544     // pdpt页表项为0
545     if (*tmp == 0)
546         return 0;
547 
548     // 读取pdt页表项
549     tmp = phys_2_virt(((ul *)(*tmp & (~0xfffUL)) + (((ul)(virt_addr) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff)));
550 
551     if (clear) // 清除页表项的标志位
552         return *tmp & (~0x1fff);
553     else
554         return *tmp;
555 }
556 
557 /**
558  * @brief 从mms中寻找Page结构体
559  *
560  * @param phys_addr
561  * @return struct Page*
562  */
mm_find_page(uint64_t phys_addr,uint32_t zone_select)563 static struct Page *mm_find_page(uint64_t phys_addr, uint32_t zone_select)
564 {
565     uint32_t zone_start, zone_end;
566     switch (zone_select)
567     {
568     case ZONE_DMA:
569         // DMA区域
570         zone_start = 0;
571         zone_end = ZONE_DMA_INDEX;
572         break;
573     case ZONE_NORMAL:
574         zone_start = ZONE_DMA_INDEX;
575         zone_end = ZONE_NORMAL_INDEX;
576         break;
577     case ZONE_UNMAPPED_IN_PGT:
578         zone_start = ZONE_NORMAL_INDEX;
579         zone_end = ZONE_UNMAPPED_INDEX;
580         break;
581 
582     default:
583         kerror("In mm_find_page: param: zone_select incorrect.");
584         // 返回空
585         return NULL;
586         break;
587     }
588 
589     for (int i = zone_start; i <= zone_end; ++i)
590     {
591         if ((memory_management_struct.zones_struct + i)->count_pages_using == 0)
592             continue;
593 
594         struct Zone *z = memory_management_struct.zones_struct + i;
595 
596         // 区域对应的起止页号
597         ul page_start = (z->zone_addr_start >> PAGE_2M_SHIFT);
598         ul page_end = (z->zone_addr_end >> PAGE_2M_SHIFT);
599 
600         ul tmp = 64 - page_start % 64;
601         for (ul j = page_start; j < page_end; j += ((j % 64) ? tmp : 64))
602         {
603             // 按照bmp中的每一个元素进行查找
604             // 先将p定位到bmp的起始元素
605             ul *p = memory_management_struct.bmp + (j >> 6);
606 
607             ul shift = j % 64;
608             for (ul k = shift; k < 64; ++k)
609             {
610                 if ((*p >> k) & 1) // 若当前页已分配
611                 {
612                     uint64_t page_num = j + k - shift;
613                     struct Page *x = memory_management_struct.pages_struct + page_num;
614 
615                     if (x->addr_phys == phys_addr) // 找到对应的页
616                         return x;
617                 }
618             }
619         }
620     }
621     return NULL;
622 }
623 
624 /**
625  * @brief 调整堆区域的大小(暂时只能增加堆区域)
626  *
627  * @todo 缩小堆区域
628  * @param old_brk_end_addr 原本的堆内存区域的结束地址
629  * @param offset 新的地址相对于原地址的偏移量
630  * @return uint64_t
631  */
mm_do_brk(uint64_t old_brk_end_addr,int64_t offset)632 uint64_t mm_do_brk(uint64_t old_brk_end_addr, int64_t offset)
633 {
634 
635     uint64_t end_addr = PAGE_2M_ALIGN(old_brk_end_addr + offset);
636     if (offset >= 0)
637     {
638         for (uint64_t i = old_brk_end_addr; i < end_addr; i += PAGE_2M_SIZE)
639         {
640             struct vm_area_struct *vma = NULL;
641             mm_create_vma(current_pcb->mm, i, PAGE_2M_SIZE, VM_USER | VM_ACCESS_FLAGS, NULL, &vma);
642             mm_map(current_pcb->mm, i, PAGE_2M_SIZE, alloc_pages(ZONE_NORMAL, 1, PAGE_PGT_MAPPED)->addr_phys);
643             // mm_map_vma(vma, alloc_pages(ZONE_NORMAL, 1, PAGE_PGT_MAPPED)->addr_phys, 0, PAGE_2M_SIZE);
644         }
645         current_pcb->mm->brk_end = end_addr;
646     }
647     else
648     {
649 
650         // 释放堆内存
651         for (uint64_t i = end_addr; i < old_brk_end_addr; i += PAGE_2M_SIZE)
652         {
653             uint64_t phys = mm_get_PDE((uint64_t)phys_2_virt((uint64_t)current_pcb->mm->pgd), false, i, true);
654 
655             // 找到对应的页
656             struct Page *p = mm_find_page(phys, ZONE_NORMAL);
657             if (p == NULL)
658             {
659                 kerror("cannot find page addr=%#018lx", phys);
660                 return end_addr;
661             }
662 
663             free_pages(p, 1);
664         }
665 
666         mm_unmap_proc_table((uint64_t)phys_2_virt((uint64_t)current_pcb->mm->pgd), false, end_addr, PAGE_2M_ALIGN(ABS(offset)));
667         // 在页表中取消映射
668     }
669     return end_addr;
670 }
671 
672 /**
673  * @brief 创建mmio对应的页结构体
674  *
675  * @param paddr 物理地址
676  * @return struct Page* 创建成功的page
677  */
__create_mmio_page_struct(uint64_t paddr)678 struct Page *__create_mmio_page_struct(uint64_t paddr)
679 {
680     struct Page *p = (struct Page *)kzalloc(sizeof(struct Page), 0);
681     if (p == NULL)
682         return NULL;
683     p->addr_phys = paddr;
684     page_init(p, PAGE_DEVICE);
685     return p;
686 }