1 /// @Auther: Kong
2 /// @Date: 2023-03-27 06:54:08
3 /// @FilePath: /DragonOS/kernel/src/mm/allocator/bump.rs
4 /// @Description: bump allocator线性分配器
5 use super::page_frame::{FrameAllocator, PageFrameCount, PageFrameUsage};
6 use crate::mm::{MemoryManagementArch, PhysAddr, PhysMemoryArea};
7 use core::marker::PhantomData;
8 
9 /// 线性分配器
10 pub struct BumpAllocator<MMA> {
11     // 表示可用物理内存区域的数组。每个 PhysMemoryArea 结构体描述一个物理内存区域的起始地址和大小。
12     areas: &'static [PhysMemoryArea],
13     // 表示当前分配的物理内存的偏移量.
14     offset: usize,
15     // 一个占位类型，用于标记 A 类型在结构体中的存在。但是，它并不会占用任何内存空间，因为它的大小为 0。
16     phantom: PhantomData<MMA>,
17 }
18 
19 /// 为BumpAllocator实现FrameAllocator
20 impl<MMA: MemoryManagementArch> BumpAllocator<MMA> {
21     /// @brief: 创建一个线性分配器
22     /// @param Fareas 当前的内存区域
23     /// @param offset 当前的偏移量
24     /// @return 分配器本身
new(areas: &'static [PhysMemoryArea], offset: usize) -> Self25     pub fn new(areas: &'static [PhysMemoryArea], offset: usize) -> Self {
26         Self {
27             areas,
28             offset,
29             phantom: PhantomData,
30         }
31     }
32     // @brief 获取页帧使用情况
areas(&self) -> &'static [PhysMemoryArea]33     pub fn areas(&self) -> &'static [PhysMemoryArea] {
34         return self.areas;
35     }
36     // @brief 获取当前分配的物理内存的偏移量
offset(&self) -> usize37     pub fn offset(&self) -> usize {
38         return self.offset;
39     }
40 }
41 
42 impl<MMA: MemoryManagementArch> FrameAllocator for BumpAllocator<MMA> {
43     /// @brief: 分配count个物理页帧
44     /// @param  mut self
45     /// @param  count 分配的页帧数量
46     /// @return 分配后的物理地址
allocate(&mut self, count: PageFrameCount) -> Option<(PhysAddr, PageFrameCount)>47     unsafe fn allocate(&mut self, count: PageFrameCount) -> Option<(PhysAddr, PageFrameCount)> {
48         let mut offset = self.offset();
49         // 遍历所有的物理内存区域
50         for area in self.areas().iter() {
51             // 将area的base地址与PAGE_SIZE对齐，对齐时向上取整
52             // let area_base = (area.base.data() + MMA::PAGE_SHIFT) & !(MMA::PAGE_SHIFT);
53             let area_base = (area.base.data() + (MMA::PAGE_SIZE - 1)) & !(MMA::PAGE_SIZE - 1);
54             // 将area的末尾地址与PAGE_SIZE对齐，对齐时向下取整
55             // let area_end = (area.base.data() + area.size) & !(MMA::PAGE_SHIFT);
56             let area_end = (area.base.data() + area.size) & !(MMA::PAGE_SIZE - 1);
57 
58             // 如果offset大于area_end，说明当前的物理内存区域已经分配完了，需要跳到下一个物理内存区域
59             if offset >= area_end {
60                 continue;
61             }
62 
63             // 如果offset小于area_base ,说明当前的物理内存区域还没有分配过页帧，将offset设置为area_base
64             if offset < area_base {
65                 offset = area_base;
66             } else if offset < area_end {
67                 // 将offset对齐到PAGE_SIZE
68                 offset = (offset + (MMA::PAGE_SIZE - 1)) & !(MMA::PAGE_SIZE - 1);
69             }
70             // 如果当前offset到area_end的距离大于等于count.data() * PAGE_SIZE，说明当前的物理内存区域足以分配count个页帧
71             if offset + count.data() * MMA::PAGE_SIZE <= area_end {
72                 let res_page_phys = offset;
73                 // 将offset增加至分配后的内存
74                 self.offset = offset + count.data() * MMA::PAGE_SIZE;
75 
76                 return Some((PhysAddr(res_page_phys), count));
77             }
78         }
79         return None;
80     }
81 
free(&mut self, _address: PhysAddr, _count: PageFrameCount)82     unsafe fn free(&mut self, _address: PhysAddr, _count: PageFrameCount) {
83         // TODO: 支持释放页帧
84         unimplemented!("BumpAllocator::free not implemented");
85     }
86     /// @brief: 获取内存区域页帧的使用情况
87     /// @param  self
88     /// @return 页帧的使用情况
usage(&self) -> PageFrameUsage89     unsafe fn usage(&self) -> PageFrameUsage {
90         let mut total = 0;
91         let mut used = 0;
92         for area in self.areas().iter() {
93             // 将area的base地址与PAGE_SIZE对齐，对其时向上取整
94             let area_base = (area.base.data() + MMA::PAGE_SHIFT) & !(MMA::PAGE_SHIFT);
95             // 将area的末尾地址与PAGE_SIZE对齐，对其时向下取整
96             let area_end = (area.base.data() + area.size) & !(MMA::PAGE_SHIFT);
97 
98             total += (area_end - area_base) >> MMA::PAGE_SHIFT;
99             // 如果offset大于area_end，说明当前物理区域被分配完，都需要加到used中
100             if self.offset >= area_end {
101                 used += (area_end - area_base) >> MMA::PAGE_SHIFT;
102             } else if self.offset < area_base {
103                 // 如果offset小于area_base，说明当前物理区域还没有分配过页帧，都不需要加到used中
104                 continue;
105             } else {
106                 used += (self.offset - area_base) >> MMA::PAGE_SHIFT;
107             }
108         }
109         let frame = PageFrameUsage::new(PageFrameCount::new(used), PageFrameCount::new(total));
110         return frame;
111     }
112 }
113