xref: /DragonOS/kernel/src/mm/mod.rs (revision 9284987850c1da2ce607a539eeae8a353a8f6df9)
1 use alloc::sync::Arc;
2 use system_error::SystemError;
3 
4 use crate::{arch::MMArch, include::bindings::bindings::PAGE_OFFSET};
5 
6 use core::{
7     cmp,
8     fmt::Debug,
9     intrinsics::unlikely,
10     ops::{Add, AddAssign, Sub, SubAssign},
11     ptr,
12     sync::atomic::{AtomicBool, Ordering},
13 };
14 
15 use self::{
16     allocator::page_frame::{VirtPageFrame, VirtPageFrameIter},
17     memblock::MemoryAreaAttr,
18     page::round_up_to_page_size,
19     ucontext::{AddressSpace, UserMapper},
20 };
21 
22 pub mod allocator;
23 pub mod c_adapter;
24 pub mod early_ioremap;
25 pub mod kernel_mapper;
26 pub mod memblock;
27 pub mod mmio_buddy;
28 pub mod no_init;
29 pub mod page;
30 pub mod percpu;
31 pub mod syscall;
32 pub mod ucontext;
33 
34 /// 内核INIT进程的用户地址空间结构体(仅在process_init中初始化)
35 static mut __INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE: Option<Arc<AddressSpace>> = None;
36 
37 /// 获取内核INIT进程的用户地址空间结构体
38 #[allow(non_snake_case)]
39 #[inline(always)]
40 pub fn INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE() -> Arc<AddressSpace> {
41     unsafe {
42         return __INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE
43             .as_ref()
44             .expect("INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE is null")
45             .clone();
46     }
47 }
48 
49 /// 设置内核INIT进程的用户地址空间结构体全局变量
50 #[allow(non_snake_case)]
51 pub unsafe fn set_INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE(address_space: Arc<AddressSpace>) {
52     static INITIALIZED: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
53     if INITIALIZED
54         .compare_exchange(false, true, Ordering::SeqCst, Ordering::Acquire)
55         .is_err()
56     {
57         panic!("INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE is already initialized");
58     }
59     __INITIAL_PROCESS_ADDRESS_SPACE = Some(address_space);
60 }
61 
62 /// @brief 将内核空间的虚拟地址转换为物理地址
63 #[inline(always)]
64 pub fn virt_2_phys(addr: usize) -> usize {
65     addr - PAGE_OFFSET as usize
66 }
67 
68 /// @brief 将物理地址转换为内核空间的虚拟地址
69 #[inline(always)]
70 pub fn phys_2_virt(addr: usize) -> usize {
71     addr + PAGE_OFFSET as usize
72 }
73 
74 #[derive(Clone, Copy, Debug, Eq, Ord, PartialEq, PartialOrd, Hash)]
75 pub enum PageTableKind {
76     /// 用户可访问的页表
77     User,
78     /// 内核页表
79     Kernel,
80     /// x86内存虚拟化中使用的EPT
81     #[cfg(target_arch = "x86_64")]
82     EPT,
83 }
84 
85 /// 物理内存地址
86 #[derive(Clone, Copy, Eq, Ord, PartialEq, PartialOrd, Hash)]
87 #[repr(transparent)]
88 pub struct PhysAddr(usize);
89 
90 impl PhysAddr {
91     /// 最大物理地址
92     pub const MAX: Self = PhysAddr(usize::MAX);
93 
94     #[inline(always)]
95     pub const fn new(address: usize) -> Self {
96         Self(address)
97     }
98 
99     /// @brief 获取物理地址的值
100     #[inline(always)]
101     pub const fn data(&self) -> usize {
102         self.0
103     }
104 
105     /// @brief 将物理地址加上一个偏移量
106     #[inline(always)]
107     pub fn add(self, offset: usize) -> Self {
108         Self(self.0 + offset)
109     }
110 
111     /// @brief 判断物理地址是否按照指定要求对齐
112     #[inline(always)]
113     pub fn check_aligned(&self, align: usize) -> bool {
114         return self.0 & (align - 1) == 0;
115     }
116 
117     #[inline(always)]
118     pub fn is_null(&self) -> bool {
119         return self.0 == 0;
120     }
121 }
122 
123 impl Debug for PhysAddr {
124     fn fmt(&self, f: &mut core::fmt::Formatter<'_>) -> core::fmt::Result {
125         write!(f, "PhysAddr({:#x})", self.0)
126     }
127 }
128 
129 impl core::ops::Add<usize> for PhysAddr {
130     type Output = Self;
131 
132     #[inline(always)]
133     fn add(self, rhs: usize) -> Self::Output {
134         return Self(self.0 + rhs);
135     }
136 }
137 
138 impl core::ops::AddAssign<usize> for PhysAddr {
139     #[inline(always)]
140     fn add_assign(&mut self, rhs: usize) {
141         self.0 += rhs;
142     }
143 }
144 
145 impl core::ops::Add<PhysAddr> for PhysAddr {
146     type Output = Self;
147 
148     #[inline(always)]
149     fn add(self, rhs: PhysAddr) -> Self::Output {
150         return Self(self.0 + rhs.0);
151     }
152 }
153 
154 impl core::ops::AddAssign<PhysAddr> for PhysAddr {
155     #[inline(always)]
156     fn add_assign(&mut self, rhs: PhysAddr) {
157         self.0 += rhs.0;
158     }
159 }
160 
161 impl core::ops::BitOrAssign<usize> for PhysAddr {
162     #[inline(always)]
163     fn bitor_assign(&mut self, rhs: usize) {
164         self.0 |= rhs;
165     }
166 }
167 
168 impl core::ops::BitOrAssign<PhysAddr> for PhysAddr {
169     #[inline(always)]
170     fn bitor_assign(&mut self, rhs: PhysAddr) {
171         self.0 |= rhs.0;
172     }
173 }
174 
175 impl core::ops::Sub<usize> for PhysAddr {
176     type Output = Self;
177 
178     #[inline(always)]
179     fn sub(self, rhs: usize) -> Self::Output {
180         return Self(self.0 - rhs);
181     }
182 }
183 
184 impl core::ops::SubAssign<usize> for PhysAddr {
185     #[inline(always)]
186     fn sub_assign(&mut self, rhs: usize) {
187         self.0 -= rhs;
188     }
189 }
190 
191 impl core::ops::Sub<PhysAddr> for PhysAddr {
192     type Output = usize;
193 
194     #[inline(always)]
195     fn sub(self, rhs: PhysAddr) -> Self::Output {
196         return self.0 - rhs.0;
197     }
198 }
199 
200 impl core::ops::SubAssign<PhysAddr> for PhysAddr {
201     #[inline(always)]
202     fn sub_assign(&mut self, rhs: PhysAddr) {
203         self.0 -= rhs.0;
204     }
205 }
206 
207 /// 虚拟内存地址
208 #[derive(Clone, Copy, Eq, Ord, PartialEq, PartialOrd, Hash)]
209 #[repr(transparent)]
210 pub struct VirtAddr(usize);
211 
212 impl VirtAddr {
213     #[inline(always)]
214     pub const fn new(address: usize) -> Self {
215         return Self(address);
216     }
217 
218     /// @brief 获取虚拟地址的值
219     #[inline(always)]
220     pub const fn data(&self) -> usize {
221         return self.0;
222     }
223 
224     /// @brief 判断虚拟地址的类型
225     #[inline(always)]
226     pub fn kind(&self) -> PageTableKind {
227         if self.check_user() {
228             return PageTableKind::User;
229         } else {
230             return PageTableKind::Kernel;
231         }
232     }
233 
234     /// @brief 判断虚拟地址是否按照指定要求对齐
235     #[inline(always)]
236     pub fn check_aligned(&self, align: usize) -> bool {
237         return self.0 & (align - 1) == 0;
238     }
239 
240     /// @brief 判断虚拟地址是否在用户空间
241     #[inline(always)]
242     pub fn check_user(&self) -> bool {
243         if self < &MMArch::USER_END_VADDR {
244             return true;
245         } else {
246             return false;
247         }
248     }
249 
250     #[inline(always)]
251     pub fn as_ptr<T>(self) -> *mut T {
252         return self.0 as *mut T;
253     }
254 
255     #[inline(always)]
256     pub fn is_null(&self) -> bool {
257         return self.0 == 0;
258     }
259 }
260 
261 impl Add<VirtAddr> for VirtAddr {
262     type Output = Self;
263 
264     #[inline(always)]
265     fn add(self, rhs: VirtAddr) -> Self::Output {
266         return Self(self.0 + rhs.0);
267     }
268 }
269 
270 impl Add<usize> for VirtAddr {
271     type Output = Self;
272 
273     #[inline(always)]
274     fn add(self, rhs: usize) -> Self::Output {
275         return Self(self.0 + rhs);
276     }
277 }
278 
279 impl Sub<VirtAddr> for VirtAddr {
280     type Output = usize;
281 
282     #[inline(always)]
283     fn sub(self, rhs: VirtAddr) -> Self::Output {
284         return self.0 - rhs.0;
285     }
286 }
287 
288 impl Sub<usize> for VirtAddr {
289     type Output = Self;
290 
291     #[inline(always)]
292     fn sub(self, rhs: usize) -> Self::Output {
293         return Self(self.0 - rhs);
294     }
295 }
296 
297 impl AddAssign<usize> for VirtAddr {
298     #[inline(always)]
299     fn add_assign(&mut self, rhs: usize) {
300         self.0 += rhs;
301     }
302 }
303 
304 impl AddAssign<VirtAddr> for VirtAddr {
305     #[inline(always)]
306     fn add_assign(&mut self, rhs: VirtAddr) {
307         self.0 += rhs.0;
308     }
309 }
310 
311 impl SubAssign<usize> for VirtAddr {
312     #[inline(always)]
313     fn sub_assign(&mut self, rhs: usize) {
314         self.0 -= rhs;
315     }
316 }
317 
318 impl SubAssign<VirtAddr> for VirtAddr {
319     #[inline(always)]
320     fn sub_assign(&mut self, rhs: VirtAddr) {
321         self.0 -= rhs.0;
322     }
323 }
324 
325 impl Debug for VirtAddr {
326     fn fmt(&self, f: &mut core::fmt::Formatter<'_>) -> core::fmt::Result {
327         write!(f, "VirtAddr({:#x})", self.0)
328     }
329 }
330 
331 /// @brief 物理内存区域
332 #[derive(Clone, Copy, Debug)]
333 pub struct PhysMemoryArea {
334     /// 物理基地址
335     pub base: PhysAddr,
336     /// 该区域的物理内存大小
337     pub size: usize,
338 
339     pub flags: MemoryAreaAttr,
340 }
341 
342 impl PhysMemoryArea {
343     pub const DEFAULT: Self = Self {
344         base: PhysAddr::new(0),
345         size: 0,
346         flags: MemoryAreaAttr::empty(),
347     };
348 
349     pub fn new(base: PhysAddr, size: usize, flags: MemoryAreaAttr) -> Self {
350         Self { base, size, flags }
351     }
352 
353     /// 返回向上页面对齐的区域起始物理地址
354     pub fn area_base_aligned(&self) -> PhysAddr {
355         return PhysAddr::new(
356             (self.base.data() + (MMArch::PAGE_SIZE - 1)) & !(MMArch::PAGE_SIZE - 1),
357         );
358     }
359 
360     /// 返回向下页面对齐的区域截止物理地址
361     pub fn area_end_aligned(&self) -> PhysAddr {
362         return PhysAddr::new((self.base.data() + self.size) & !(MMArch::PAGE_SIZE - 1));
363     }
364 }
365 
366 impl Default for PhysMemoryArea {
367     fn default() -> Self {
368         return Self::DEFAULT;
369     }
370 }
371 
372 pub trait MemoryManagementArch: Clone + Copy + Debug {
373     /// 页面大小的shift(假如页面4K,那么这个值就是12,因为2^12=4096)
374     const PAGE_SHIFT: usize;
375     /// 每个页表的页表项数目。(以2^n次幂来表示)假如有512个页表项,那么这个值就是9
376     const PAGE_ENTRY_SHIFT: usize;
377     /// 页表层级数量
378     const PAGE_LEVELS: usize;
379 
380     /// 页表项的有效位的index(假如页表项的第0-51位有效,那么这个值就是52)
381     const ENTRY_ADDRESS_SHIFT: usize;
382     /// 页面的页表项的默认值
383     const ENTRY_FLAG_DEFAULT_PAGE: usize;
384     /// 页表的页表项的默认值
385     const ENTRY_FLAG_DEFAULT_TABLE: usize;
386     /// 页表项的present位被置位之后的值
387     const ENTRY_FLAG_PRESENT: usize;
388     /// 页表项为read only时的值
389     const ENTRY_FLAG_READONLY: usize;
390     /// 页表项为可读写状态的值
391     const ENTRY_FLAG_READWRITE: usize;
392     /// 页面项标记页面为user page的值
393     const ENTRY_FLAG_USER: usize;
394     /// 页面项标记页面为write through的值
395     const ENTRY_FLAG_WRITE_THROUGH: usize;
396     /// 页面项标记页面为cache disable的值
397     const ENTRY_FLAG_CACHE_DISABLE: usize;
398     /// 标记当前页面不可执行的标志位(Execute disable)(也就是说,不能从这段内存里面获取处理器指令)
399     const ENTRY_FLAG_NO_EXEC: usize;
400     /// 标记当前页面可执行的标志位(Execute enable)
401     const ENTRY_FLAG_EXEC: usize;
402     /// 当该位为1时,标明这是一个脏页
403     const ENTRY_FLAG_DIRTY: usize;
404     /// 当该位为1时,代表这个页面被处理器访问过
405     const ENTRY_FLAG_ACCESSED: usize;
406 
407     /// 虚拟地址与物理地址的偏移量
408     const PHYS_OFFSET: usize;
409 
410     /// 每个页面的大小
411     const PAGE_SIZE: usize = 1 << Self::PAGE_SHIFT;
412     /// 通过这个mask,获取地址的页内偏移量
413     const PAGE_OFFSET_MASK: usize = Self::PAGE_SIZE - 1;
414     /// 通过这个mask,获取页的首地址
415     const PAGE_MASK: usize = !(Self::PAGE_OFFSET_MASK);
416     /// 页表项的地址、数据部分的shift。
417     /// 打个比方,如果这个值为52,那么意味着页表项的[0, 52)位,用于表示地址以及其他的标志位
418     const PAGE_ADDRESS_SHIFT: usize = Self::PAGE_LEVELS * Self::PAGE_ENTRY_SHIFT + Self::PAGE_SHIFT;
419     /// 最大的虚拟地址(对于不同的架构,由于上述PAGE_ADDRESS_SHIFT可能包括了reserved bits, 事实上能表示的虚拟地址应该比这个值要小)
420     const PAGE_ADDRESS_SIZE: usize = 1 << Self::PAGE_ADDRESS_SHIFT;
421     /// 页表项的值与这个常量进行与运算,得到的结果是所填写的物理地址
422     const PAGE_ADDRESS_MASK: usize = Self::PAGE_ADDRESS_SIZE - Self::PAGE_SIZE;
423     /// 每个页表项的大小
424     const PAGE_ENTRY_SIZE: usize = 1 << (Self::PAGE_SHIFT - Self::PAGE_ENTRY_SHIFT);
425     /// 每个页表的页表项数目
426     const PAGE_ENTRY_NUM: usize = 1 << Self::PAGE_ENTRY_SHIFT;
427     /// 该字段用于根据虚拟地址,获取该虚拟地址在对应的页表中是第几个页表项
428     const PAGE_ENTRY_MASK: usize = Self::PAGE_ENTRY_NUM - 1;
429 
430     const PAGE_NEGATIVE_MASK: usize = !((Self::PAGE_ADDRESS_SIZE) - 1);
431 
432     const ENTRY_ADDRESS_SIZE: usize = 1 << Self::ENTRY_ADDRESS_SHIFT;
433     /// 该mask用于获取页表项中地址字段
434     const ENTRY_ADDRESS_MASK: usize = Self::ENTRY_ADDRESS_SIZE - Self::PAGE_SIZE;
435     /// 这个mask用于获取页表项中的flags
436     const ENTRY_FLAGS_MASK: usize = !Self::ENTRY_ADDRESS_MASK;
437 
438     /// 用户空间的最高地址
439     const USER_END_VADDR: VirtAddr;
440     /// 用户堆的起始地址
441     const USER_BRK_START: VirtAddr;
442     /// 用户栈起始地址(向下生长,不包含该值)
443     const USER_STACK_START: VirtAddr;
444 
445     /// 内核的固定映射区的起始地址
446     const FIXMAP_START_VADDR: VirtAddr;
447     /// 内核的固定映射区的大小
448     const FIXMAP_SIZE: usize;
449     /// 内核的固定映射区的结束地址
450     const FIXMAP_END_VADDR: VirtAddr =
451         VirtAddr::new(Self::FIXMAP_START_VADDR.data() + Self::FIXMAP_SIZE);
452 
453     /// @brief 用于初始化内存管理模块与架构相关的信息。
454     /// 该函数应调用其他模块的接口,把可用内存区域添加到memblock,提供给BumpAllocator使用
455     unsafe fn init();
456 
457     /// @brief 读取指定虚拟地址的值,并假设它是类型T的指针
458     #[inline(always)]
459     unsafe fn read<T>(address: VirtAddr) -> T {
460         return ptr::read(address.data() as *const T);
461     }
462 
463     /// @brief 将value写入到指定的虚拟地址
464     #[inline(always)]
465     unsafe fn write<T>(address: VirtAddr, value: T) {
466         ptr::write(address.data() as *mut T, value);
467     }
468 
469     #[inline(always)]
470     unsafe fn write_bytes(address: VirtAddr, value: u8, count: usize) {
471         ptr::write_bytes(address.data() as *mut u8, value, count);
472     }
473 
474     /// @brief 刷新TLB中,关于指定虚拟地址的条目
475     unsafe fn invalidate_page(address: VirtAddr);
476 
477     /// @brief 刷新TLB中,所有的条目
478     unsafe fn invalidate_all();
479 
480     /// @brief 获取顶级页表的物理地址
481     unsafe fn table(table_kind: PageTableKind) -> PhysAddr;
482 
483     /// @brief 设置顶级页表的物理地址到处理器中
484     unsafe fn set_table(table_kind: PageTableKind, table: PhysAddr);
485 
486     /// @brief 将物理地址转换为虚拟地址.
487     ///
488     /// @param phys 物理地址
489     ///
490     /// @return 转换后的虚拟地址。如果转换失败,返回None
491     #[inline(always)]
492     unsafe fn phys_2_virt(phys: PhysAddr) -> Option<VirtAddr> {
493         if let Some(vaddr) = phys.data().checked_add(Self::PHYS_OFFSET) {
494             return Some(VirtAddr::new(vaddr));
495         } else {
496             return None;
497         }
498     }
499 
500     /// 将虚拟地址转换为物理地址
501     ///
502     /// ## 参数
503     ///
504     /// - `virt` 虚拟地址
505     ///
506     /// ## 返回值
507     ///
508     /// 转换后的物理地址。如果转换失败,返回None
509     #[inline(always)]
510     unsafe fn virt_2_phys(virt: VirtAddr) -> Option<PhysAddr> {
511         if let Some(paddr) = virt.data().checked_sub(Self::PHYS_OFFSET) {
512             return Some(PhysAddr::new(paddr));
513         } else {
514             return None;
515         }
516     }
517 
518     /// @brief 判断指定的虚拟地址是否正确(符合规范)
519     fn virt_is_valid(virt: VirtAddr) -> bool;
520 
521     /// 获取内存管理初始化时,创建的第一个内核页表的地址
522     fn initial_page_table() -> PhysAddr;
523 
524     /// 初始化新的usermapper,为用户进程创建页表
525     fn setup_new_usermapper() -> Result<UserMapper, SystemError>;
526 
527     /// 创建页表项
528     ///
529     /// 这是一个低阶api,用于根据物理地址以及指定好的pageflags,创建页表项
530     ///
531     /// ## 参数
532     ///
533     /// - `paddr` 物理地址
534     /// - `page_flags` 页表项的flags
535     ///
536     /// ## 返回值
537     ///
538     /// 页表项的值
539     fn make_entry(paddr: PhysAddr, page_flags: usize) -> usize;
540 }
541 
542 /// @brief 虚拟地址范围
543 /// 该结构体用于表示一个虚拟地址范围,包括起始地址与大小
544 ///
545 /// 请注意与VMA进行区分,该结构体被VMA所包含
546 #[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash)]
547 pub struct VirtRegion {
548     start: VirtAddr,
549     size: usize,
550 }
551 
552 #[allow(dead_code)]
553 impl VirtRegion {
554     /// # 创建一个新的虚拟地址范围
555     pub fn new(start: VirtAddr, size: usize) -> Self {
556         VirtRegion { start, size }
557     }
558 
559     /// 获取虚拟地址范围的起始地址
560     #[inline(always)]
561     pub fn start(&self) -> VirtAddr {
562         self.start
563     }
564 
565     /// 获取虚拟地址范围的截止地址(不包括返回的地址)
566     #[inline(always)]
567     pub fn end(&self) -> VirtAddr {
568         return self.start().add(self.size);
569     }
570 
571     /// # Create a new VirtRegion from a range [start, end)
572     ///
573     /// If end <= start, return None
574     pub fn between(start: VirtAddr, end: VirtAddr) -> Option<Self> {
575         if unlikely(end.data() <= start.data()) {
576             return None;
577         }
578         let size = end.data() - start.data();
579         return Some(VirtRegion::new(start, size));
580     }
581 
582     /// # 取两个虚拟地址范围的交集
583     ///
584     /// 如果两个虚拟地址范围没有交集,返回None
585     pub fn intersect(&self, other: &VirtRegion) -> Option<VirtRegion> {
586         let start = self.start.max(other.start);
587         let end = self.end().min(other.end());
588         return VirtRegion::between(start, end);
589     }
590 
591     /// 设置虚拟地址范围的起始地址
592     #[inline(always)]
593     pub fn set_start(&mut self, start: VirtAddr) {
594         self.start = start;
595     }
596 
597     #[inline(always)]
598     pub fn size(&self) -> usize {
599         self.size
600     }
601 
602     /// 设置虚拟地址范围的大小
603     #[inline(always)]
604     pub fn set_size(&mut self, size: usize) {
605         self.size = size;
606     }
607 
608     /// 判断虚拟地址范围是否为空
609     #[inline(always)]
610     pub fn is_empty(&self) -> bool {
611         self.size == 0
612     }
613 
614     /// 将虚拟地址区域的大小向上对齐到页大小
615     #[inline(always)]
616     pub fn round_up_size_to_page(self) -> Self {
617         return VirtRegion::new(self.start, round_up_to_page_size(self.size));
618     }
619 
620     /// 判断两个虚拟地址范围是否由于具有交集而导致冲突
621     #[inline(always)]
622     pub fn collide(&self, other: &VirtRegion) -> bool {
623         return self.intersect(other).is_some();
624     }
625 
626     pub fn iter_pages(&self) -> VirtPageFrameIter {
627         return VirtPageFrame::iter_range(
628             VirtPageFrame::new(self.start),
629             VirtPageFrame::new(self.end()),
630         );
631     }
632 
633     /// 获取[self.start(), region.start())的虚拟地址范围
634     ///
635     /// 如果self.start() >= region.start(),返回None
636     pub fn before(self, region: &VirtRegion) -> Option<Self> {
637         return Self::between(self.start(), region.start());
638     }
639 
640     /// 获取[region.end(),self.end())的虚拟地址范围
641     ///
642     /// 如果 self.end() >= region.end() ,返回None
643     pub fn after(self, region: &VirtRegion) -> Option<Self> {
644         // if self.end() > region.end() none
645         return Self::between(region.end(), self.end());
646     }
647 
648     /// 把当前虚拟地址范围内的某个虚拟地址,转换为另一个虚拟地址范围内的虚拟地址
649     ///
650     /// 如果vaddr不在当前虚拟地址范围内,返回None
651     ///
652     /// 如果vaddr在当前虚拟地址范围内,返回vaddr在new_base中的虚拟地址
653     pub fn rebase(self, vaddr: VirtAddr, new_base: &VirtRegion) -> Option<VirtAddr> {
654         if !self.contains(vaddr) {
655             return None;
656         }
657         let offset = vaddr.data() - self.start().data();
658         let new_start = new_base.start().data() + offset;
659         return Some(VirtAddr::new(new_start));
660     }
661 
662     /// 判断虚拟地址范围是否包含指定的虚拟地址
663     pub fn contains(&self, addr: VirtAddr) -> bool {
664         return self.start() <= addr && addr < self.end();
665     }
666 
667     /// 创建当前虚拟地址范围的页面迭代器
668     pub fn pages(&self) -> VirtPageFrameIter {
669         return VirtPageFrame::iter_range(
670             VirtPageFrame::new(self.start()),
671             VirtPageFrame::new(self.end()),
672         );
673     }
674 }
675 
676 impl PartialOrd for VirtRegion {
677     fn partial_cmp(&self, other: &Self) -> Option<cmp::Ordering> {
678         return self.start.partial_cmp(&other.start);
679     }
680 }
681 
682 impl Ord for VirtRegion {
683     fn cmp(&self, other: &Self) -> cmp::Ordering {
684         return self.start.cmp(&other.start);
685     }
686 }
687 
688 /// ## 判断虚拟地址是否超出了用户空间
689 ///
690 /// 如果虚拟地址超出了用户空间,返回Err(SystemError::EFAULT).
691 /// 如果end < start,返回Err(SystemError::EOVERFLOW)
692 ///
693 /// 否则返回Ok(())
694 pub fn verify_area(addr: VirtAddr, size: usize) -> Result<(), SystemError> {
695     let end = addr.add(size);
696     if unlikely(end.data() < addr.data()) {
697         return Err(SystemError::EOVERFLOW);
698     }
699 
700     if !addr.check_user() || !end.check_user() {
701         return Err(SystemError::EFAULT);
702     }
703 
704     return Ok(());
705 }
706