xref: /DragonOS/kernel/src/mm/allocator/kernel_allocator.rs (revision fba5623183378da6b120caafca120615328efa2e)
140fe15e0SLoGin use crate::{
240fe15e0SLoGin     arch::mm::LockedFrameAllocator,
340fe15e0SLoGin     libs::align::page_align_up,
440fe15e0SLoGin     mm::{MMArch, MemoryManagementArch, VirtAddr},
540fe15e0SLoGin };
640fe15e0SLoGin 
740fe15e0SLoGin use core::{
840fe15e0SLoGin     alloc::{AllocError, GlobalAlloc, Layout},
940fe15e0SLoGin     intrinsics::unlikely,
1040fe15e0SLoGin     ptr::NonNull,
1140fe15e0SLoGin };
1240fe15e0SLoGin 
1340fe15e0SLoGin use super::page_frame::{FrameAllocator, PageFrameCount};
1440fe15e0SLoGin 
1540fe15e0SLoGin /// 类kmalloc的分配器应当实现的trait
1640fe15e0SLoGin pub trait LocalAlloc {
1740fe15e0SLoGin     unsafe fn local_alloc(&self, layout: Layout) -> *mut u8;
1840fe15e0SLoGin     unsafe fn local_alloc_zeroed(&self, layout: Layout) -> *mut u8;
1940fe15e0SLoGin     unsafe fn local_dealloc(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout);
2040fe15e0SLoGin }
2140fe15e0SLoGin 
2240fe15e0SLoGin pub struct KernelAllocator;
2340fe15e0SLoGin 
2440fe15e0SLoGin impl KernelAllocator {
2540fe15e0SLoGin     unsafe fn alloc_in_buddy(&self, layout: Layout) -> Result<NonNull<[u8]>, AllocError> {
2640fe15e0SLoGin         // 计算需要申请的页数,向上取整
2740fe15e0SLoGin         let count = (page_align_up(layout.size()) / MMArch::PAGE_SIZE).next_power_of_two();
2840fe15e0SLoGin         let page_frame_count = PageFrameCount::new(count);
2940fe15e0SLoGin         let (phy_addr, allocated_frame_count) = LockedFrameAllocator
3040fe15e0SLoGin             .allocate(page_frame_count)
3140fe15e0SLoGin             .ok_or(AllocError)?;
3240fe15e0SLoGin 
3340fe15e0SLoGin         let virt_addr = unsafe { MMArch::phys_2_virt(phy_addr).ok_or(AllocError)? };
3440fe15e0SLoGin         if unlikely(virt_addr.is_null()) {
3540fe15e0SLoGin             return Err(AllocError);
3640fe15e0SLoGin         }
3740fe15e0SLoGin 
3840fe15e0SLoGin         let slice = unsafe {
3940fe15e0SLoGin             core::slice::from_raw_parts_mut(
4040fe15e0SLoGin                 virt_addr.data() as *mut u8,
4140fe15e0SLoGin                 allocated_frame_count.data() * MMArch::PAGE_SIZE,
4240fe15e0SLoGin             )
4340fe15e0SLoGin         };
4440fe15e0SLoGin         return Ok(NonNull::from(slice));
4540fe15e0SLoGin     }
4640fe15e0SLoGin 
4740fe15e0SLoGin     unsafe fn free_in_buddy(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout) {
4840fe15e0SLoGin         // 由于buddy分配的页数量是2的幂,因此释放的时候也需要按照2的幂向上取整。
4940fe15e0SLoGin         let count = (page_align_up(layout.size()) / MMArch::PAGE_SIZE).next_power_of_two();
5040fe15e0SLoGin         let page_frame_count = PageFrameCount::new(count);
5140fe15e0SLoGin         let phy_addr = MMArch::virt_2_phys(VirtAddr::new(ptr as usize)).unwrap();
5240fe15e0SLoGin         LockedFrameAllocator.free(phy_addr, page_frame_count);
5340fe15e0SLoGin     }
5440fe15e0SLoGin }
5540fe15e0SLoGin 
5640fe15e0SLoGin /// 为内核SLAB分配器实现LocalAlloc的trait
5740fe15e0SLoGin impl LocalAlloc for KernelAllocator {
5840fe15e0SLoGin     unsafe fn local_alloc(&self, layout: Layout) -> *mut u8 {
5940fe15e0SLoGin         return self
6040fe15e0SLoGin             .alloc_in_buddy(layout)
6140fe15e0SLoGin             .map(|x| x.as_mut_ptr() as *mut u8)
6240fe15e0SLoGin             .unwrap_or(core::ptr::null_mut() as *mut u8);
6340fe15e0SLoGin     }
6440fe15e0SLoGin 
6540fe15e0SLoGin     unsafe fn local_alloc_zeroed(&self, layout: Layout) -> *mut u8 {
6640fe15e0SLoGin         return self
6740fe15e0SLoGin             .alloc_in_buddy(layout)
6840fe15e0SLoGin             .map(|x| {
6940fe15e0SLoGin                 let ptr: *mut u8 = x.as_mut_ptr();
7040fe15e0SLoGin                 core::ptr::write_bytes(ptr, 0, x.len());
7140fe15e0SLoGin                 ptr
7240fe15e0SLoGin             })
7340fe15e0SLoGin             .unwrap_or(core::ptr::null_mut() as *mut u8);
7440fe15e0SLoGin     }
7540fe15e0SLoGin 
7640fe15e0SLoGin     unsafe fn local_dealloc(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout) {
7740fe15e0SLoGin         self.free_in_buddy(ptr, layout);
7840fe15e0SLoGin     }
7940fe15e0SLoGin }
8040fe15e0SLoGin 
8140fe15e0SLoGin /// 为内核slab分配器实现GlobalAlloc特性
8240fe15e0SLoGin unsafe impl GlobalAlloc for KernelAllocator {
8340fe15e0SLoGin     unsafe fn alloc(&self, layout: Layout) -> *mut u8 {
8440fe15e0SLoGin         return self.local_alloc(layout);
8540fe15e0SLoGin         // self.local_alloc_zeroed(layout, 0)
8640fe15e0SLoGin     }
8740fe15e0SLoGin 
8840fe15e0SLoGin     unsafe fn alloc_zeroed(&self, layout: Layout) -> *mut u8 {
8940fe15e0SLoGin         self.local_alloc_zeroed(layout)
9040fe15e0SLoGin     }
9140fe15e0SLoGin 
9240fe15e0SLoGin     unsafe fn dealloc(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout) {
9340fe15e0SLoGin         self.local_dealloc(ptr, layout);
9440fe15e0SLoGin     }
9540fe15e0SLoGin }
9640fe15e0SLoGin 
9740fe15e0SLoGin /// 内存分配错误处理函数
98*fba56231SLoGin #[cfg(target_os = "none")]
9940fe15e0SLoGin #[alloc_error_handler]
10040fe15e0SLoGin pub fn global_alloc_err_handler(layout: Layout) -> ! {
10140fe15e0SLoGin     panic!("global_alloc_error, layout: {:?}", layout);
10240fe15e0SLoGin }
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