xref: /DragonOS/kernel/src/mm/page.rs (revision 2dd9f0c7503d1a325713764fedbce06fcab3a06b)
140fe15e0SLoGin use core::{
240fe15e0SLoGin     fmt::{self, Debug, Error, Formatter},
340fe15e0SLoGin     marker::PhantomData,
440fe15e0SLoGin     mem,
540fe15e0SLoGin     ops::Add,
640fe15e0SLoGin     sync::atomic::{compiler_fence, Ordering},
740fe15e0SLoGin };
840fe15e0SLoGin 
940fe15e0SLoGin use crate::{
1040fe15e0SLoGin     arch::{interrupt::ipi::send_ipi, MMArch},
1140fe15e0SLoGin     exception::ipi::{IpiKind, IpiTarget},
1240fe15e0SLoGin     kerror, kwarn,
1340fe15e0SLoGin };
1440fe15e0SLoGin 
1540fe15e0SLoGin use super::{
1640fe15e0SLoGin     allocator::page_frame::FrameAllocator, syscall::ProtFlags, MemoryManagementArch, PageTableKind,
1740fe15e0SLoGin     PhysAddr, VirtAddr,
1840fe15e0SLoGin };
1940fe15e0SLoGin 
2040fe15e0SLoGin #[derive(Debug)]
2140fe15e0SLoGin pub struct PageTable<Arch> {
2240fe15e0SLoGin     /// 当前页表表示的虚拟地址空间的起始地址
2340fe15e0SLoGin     base: VirtAddr,
2440fe15e0SLoGin     /// 当前页表所在的物理地址
2540fe15e0SLoGin     phys: PhysAddr,
2640fe15e0SLoGin     /// 当前页表的层级(请注意,最顶级页表的level为[Arch::PAGE_LEVELS - 1])
2740fe15e0SLoGin     level: usize,
2840fe15e0SLoGin     phantom: PhantomData<Arch>,
2940fe15e0SLoGin }
3040fe15e0SLoGin 
3140fe15e0SLoGin #[allow(dead_code)]
3240fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> PageTable<Arch> {
3340fe15e0SLoGin     pub unsafe fn new(base: VirtAddr, phys: PhysAddr, level: usize) -> Self {
3440fe15e0SLoGin         Self {
3540fe15e0SLoGin             base,
3640fe15e0SLoGin             phys,
3740fe15e0SLoGin             level,
3840fe15e0SLoGin             phantom: PhantomData,
3940fe15e0SLoGin         }
4040fe15e0SLoGin     }
4140fe15e0SLoGin 
4240fe15e0SLoGin     /// 获取顶级页表
4340fe15e0SLoGin     ///
4440fe15e0SLoGin     /// ## 参数
4540fe15e0SLoGin     ///
4640fe15e0SLoGin     /// - table_kind 页表类型
4740fe15e0SLoGin     ///
4840fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
4940fe15e0SLoGin     ///
5040fe15e0SLoGin     /// 返回顶级页表
5140fe15e0SLoGin     pub unsafe fn top_level_table(table_kind: PageTableKind) -> Self {
5240fe15e0SLoGin         return Self::new(
5340fe15e0SLoGin             VirtAddr::new(0),
5440fe15e0SLoGin             Arch::table(table_kind),
5540fe15e0SLoGin             Arch::PAGE_LEVELS - 1,
5640fe15e0SLoGin         );
5740fe15e0SLoGin     }
5840fe15e0SLoGin 
5940fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表的物理地址
6040fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
6140fe15e0SLoGin     pub fn phys(&self) -> PhysAddr {
6240fe15e0SLoGin         self.phys
6340fe15e0SLoGin     }
6440fe15e0SLoGin 
6540fe15e0SLoGin     /// 当前页表表示的虚拟地址空间的起始地址
6640fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
6740fe15e0SLoGin     pub fn base(&self) -> VirtAddr {
6840fe15e0SLoGin         self.base
6940fe15e0SLoGin     }
7040fe15e0SLoGin 
7140fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表的层级
7240fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
7340fe15e0SLoGin     pub fn level(&self) -> usize {
7440fe15e0SLoGin         self.level
7540fe15e0SLoGin     }
7640fe15e0SLoGin 
7740fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表自身所在的虚拟地址
7840fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
7940fe15e0SLoGin     pub unsafe fn virt(&self) -> VirtAddr {
8040fe15e0SLoGin         return Arch::phys_2_virt(self.phys).unwrap();
8140fe15e0SLoGin     }
8240fe15e0SLoGin 
8340fe15e0SLoGin     /// 获取第i个页表项所表示的虚拟内存空间的起始地址
8440fe15e0SLoGin     pub fn entry_base(&self, i: usize) -> Option<VirtAddr> {
8540fe15e0SLoGin         if i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM {
8640fe15e0SLoGin             let shift = self.level * Arch::PAGE_ENTRY_SHIFT + Arch::PAGE_SHIFT;
8740fe15e0SLoGin             return Some(self.base.add(i << shift));
8840fe15e0SLoGin         } else {
8940fe15e0SLoGin             return None;
9040fe15e0SLoGin         }
9140fe15e0SLoGin     }
9240fe15e0SLoGin 
9340fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表的第i个页表项所在的虚拟地址(注意与entry_base进行区分)
9440fe15e0SLoGin     pub unsafe fn entry_virt(&self, i: usize) -> Option<VirtAddr> {
9540fe15e0SLoGin         if i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM {
9640fe15e0SLoGin             return Some(self.virt().add(i * Arch::PAGE_ENTRY_SIZE));
9740fe15e0SLoGin         } else {
9840fe15e0SLoGin             return None;
9940fe15e0SLoGin         }
10040fe15e0SLoGin     }
10140fe15e0SLoGin 
10240fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表的第i个页表项
10340fe15e0SLoGin     pub unsafe fn entry(&self, i: usize) -> Option<PageEntry<Arch>> {
10440fe15e0SLoGin         let entry_virt = self.entry_virt(i)?;
10540fe15e0SLoGin         return Some(PageEntry::new(Arch::read::<usize>(entry_virt)));
10640fe15e0SLoGin     }
10740fe15e0SLoGin 
10840fe15e0SLoGin     /// 设置当前页表的第i个页表项
10940fe15e0SLoGin     pub unsafe fn set_entry(&self, i: usize, entry: PageEntry<Arch>) -> Option<()> {
11040fe15e0SLoGin         let entry_virt = self.entry_virt(i)?;
11140fe15e0SLoGin         Arch::write::<usize>(entry_virt, entry.data());
11240fe15e0SLoGin         return Some(());
11340fe15e0SLoGin     }
11440fe15e0SLoGin 
11540fe15e0SLoGin     /// 判断当前页表的第i个页表项是否已经填写了值
11640fe15e0SLoGin     ///
11740fe15e0SLoGin     /// ## 参数
11840fe15e0SLoGin     /// - Some(true) 如果已经填写了值
11940fe15e0SLoGin     /// - Some(false) 如果未填写值
12040fe15e0SLoGin     /// - None 如果i超出了页表项的范围
12140fe15e0SLoGin     pub fn entry_mapped(&self, i: usize) -> Option<bool> {
12240fe15e0SLoGin         let etv = unsafe { self.entry_virt(i) }?;
12340fe15e0SLoGin         if unsafe { Arch::read::<usize>(etv) } != 0 {
12440fe15e0SLoGin             return Some(true);
12540fe15e0SLoGin         } else {
12640fe15e0SLoGin             return Some(false);
12740fe15e0SLoGin         }
12840fe15e0SLoGin     }
12940fe15e0SLoGin 
13040fe15e0SLoGin     /// 根据虚拟地址,获取对应的页表项在页表中的下标
13140fe15e0SLoGin     ///
13240fe15e0SLoGin     /// ## 参数
13340fe15e0SLoGin     ///
13440fe15e0SLoGin     /// - addr: 虚拟地址
13540fe15e0SLoGin     ///
13640fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
13740fe15e0SLoGin     ///
13840fe15e0SLoGin     /// 页表项在页表中的下标。如果addr不在当前页表所表示的虚拟地址空间中,则返回None
13940fe15e0SLoGin     pub unsafe fn index_of(&self, addr: VirtAddr) -> Option<usize> {
14040fe15e0SLoGin         let addr = VirtAddr::new(addr.data() & Arch::PAGE_ADDRESS_MASK);
14140fe15e0SLoGin         let shift = self.level * Arch::PAGE_ENTRY_SHIFT + Arch::PAGE_SHIFT;
14240fe15e0SLoGin 
14340fe15e0SLoGin         let mask = (MMArch::PAGE_ENTRY_NUM << shift) - 1;
14440fe15e0SLoGin         if addr < self.base || addr >= self.base.add(mask) {
14540fe15e0SLoGin             return None;
14640fe15e0SLoGin         } else {
14740fe15e0SLoGin             return Some((addr.data() >> shift) & MMArch::PAGE_ENTRY_MASK);
14840fe15e0SLoGin         }
14940fe15e0SLoGin     }
15040fe15e0SLoGin 
15140fe15e0SLoGin     /// 获取第i个页表项指向的下一级页表
15240fe15e0SLoGin     pub unsafe fn next_level_table(&self, index: usize) -> Option<Self> {
15340fe15e0SLoGin         if self.level == 0 {
15440fe15e0SLoGin             return None;
15540fe15e0SLoGin         }
15640fe15e0SLoGin 
15740fe15e0SLoGin         // 返回下一级页表
15840fe15e0SLoGin         return Some(PageTable::new(
15940fe15e0SLoGin             self.entry_base(index)?,
16040fe15e0SLoGin             self.entry(index)?.address().ok()?,
16140fe15e0SLoGin             self.level - 1,
16240fe15e0SLoGin         ));
16340fe15e0SLoGin     }
16440fe15e0SLoGin }
16540fe15e0SLoGin 
16640fe15e0SLoGin /// 页表项
16740fe15e0SLoGin #[derive(Copy, Clone)]
16840fe15e0SLoGin pub struct PageEntry<Arch> {
16940fe15e0SLoGin     data: usize,
17040fe15e0SLoGin     phantom: PhantomData<Arch>,
17140fe15e0SLoGin }
17240fe15e0SLoGin 
17340fe15e0SLoGin impl<Arch> Debug for PageEntry<Arch> {
17440fe15e0SLoGin     fn fmt(&self, f: &mut Formatter<'_>) -> Result<(), Error> {
17540fe15e0SLoGin         f.write_fmt(format_args!("PageEntry({:#x})", self.data))
17640fe15e0SLoGin     }
17740fe15e0SLoGin }
17840fe15e0SLoGin 
17940fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> PageEntry<Arch> {
18040fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
18140fe15e0SLoGin     pub fn new(data: usize) -> Self {
18240fe15e0SLoGin         Self {
18340fe15e0SLoGin             data,
18440fe15e0SLoGin             phantom: PhantomData,
18540fe15e0SLoGin         }
18640fe15e0SLoGin     }
18740fe15e0SLoGin 
18840fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
18940fe15e0SLoGin     pub fn data(&self) -> usize {
19040fe15e0SLoGin         self.data
19140fe15e0SLoGin     }
19240fe15e0SLoGin 
19340fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表项指向的物理地址
19440fe15e0SLoGin     ///
19540fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
19640fe15e0SLoGin     ///
19740fe15e0SLoGin     /// - Ok(PhysAddr) 如果当前页面存在于物理内存中, 返回物理地址
19840fe15e0SLoGin     /// - Err(PhysAddr) 如果当前页表项不存在, 返回物理地址
19940fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
20040fe15e0SLoGin     pub fn address(&self) -> Result<PhysAddr, PhysAddr> {
20140fe15e0SLoGin         let paddr = PhysAddr::new(self.data & Arch::PAGE_ADDRESS_MASK);
20240fe15e0SLoGin 
20340fe15e0SLoGin         if self.present() {
20440fe15e0SLoGin             Ok(paddr)
20540fe15e0SLoGin         } else {
20640fe15e0SLoGin             Err(paddr)
20740fe15e0SLoGin         }
20840fe15e0SLoGin     }
20940fe15e0SLoGin 
21040fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
21140fe15e0SLoGin     pub fn flags(&self) -> PageFlags<Arch> {
21240fe15e0SLoGin         unsafe { PageFlags::from_data(self.data & Arch::ENTRY_FLAGS_MASK) }
21340fe15e0SLoGin     }
21440fe15e0SLoGin 
21540fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
21640fe15e0SLoGin     pub fn set_flags(&mut self, flags: PageFlags<Arch>) {
21740fe15e0SLoGin         self.data = (self.data & !Arch::ENTRY_FLAGS_MASK) | flags.data();
21840fe15e0SLoGin     }
21940fe15e0SLoGin 
22040fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
22140fe15e0SLoGin     pub fn present(&self) -> bool {
22240fe15e0SLoGin         return self.data & Arch::ENTRY_FLAG_PRESENT != 0;
22340fe15e0SLoGin     }
22440fe15e0SLoGin }
22540fe15e0SLoGin 
22640fe15e0SLoGin /// 页表项的标志位
22740fe15e0SLoGin #[derive(Copy, Clone, Hash)]
22840fe15e0SLoGin pub struct PageFlags<Arch> {
22940fe15e0SLoGin     data: usize,
23040fe15e0SLoGin     phantom: PhantomData<Arch>,
23140fe15e0SLoGin }
23240fe15e0SLoGin 
23340fe15e0SLoGin #[allow(dead_code)]
23440fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> PageFlags<Arch> {
23540fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
23640fe15e0SLoGin     pub fn new() -> Self {
23740fe15e0SLoGin         let mut r = unsafe {
23840fe15e0SLoGin             Self::from_data(
23940fe15e0SLoGin                 Arch::ENTRY_FLAG_DEFAULT_PAGE
24040fe15e0SLoGin                     | Arch::ENTRY_FLAG_READONLY
24140fe15e0SLoGin                     | Arch::ENTRY_FLAG_NO_EXEC,
24240fe15e0SLoGin             )
24340fe15e0SLoGin         };
24440fe15e0SLoGin 
24540fe15e0SLoGin         #[cfg(target_arch = "x86_64")]
24640fe15e0SLoGin         {
24740fe15e0SLoGin             if crate::arch::mm::X86_64MMArch::is_xd_reserved() {
24840fe15e0SLoGin                 r = r.set_execute(true);
24940fe15e0SLoGin             }
25040fe15e0SLoGin         }
25140fe15e0SLoGin 
25240fe15e0SLoGin         return r;
25340fe15e0SLoGin     }
25440fe15e0SLoGin 
25540fe15e0SLoGin     /// 根据ProtFlags生成PageFlags
25640fe15e0SLoGin     ///
25740fe15e0SLoGin     /// ## 参数
25840fe15e0SLoGin     ///
25940fe15e0SLoGin     /// - prot_flags: 页的保护标志
26040fe15e0SLoGin     /// - user: 用户空间是否可访问
26140fe15e0SLoGin     pub fn from_prot_flags(prot_flags: ProtFlags, user: bool) -> PageFlags<Arch> {
26240fe15e0SLoGin         let flags: PageFlags<Arch> = PageFlags::new()
26340fe15e0SLoGin             .set_user(user)
26440fe15e0SLoGin             .set_execute(prot_flags.contains(ProtFlags::PROT_EXEC))
26540fe15e0SLoGin             .set_write(prot_flags.contains(ProtFlags::PROT_WRITE));
26640fe15e0SLoGin 
26740fe15e0SLoGin         return flags;
26840fe15e0SLoGin     }
26940fe15e0SLoGin 
27040fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
27140fe15e0SLoGin     pub fn data(&self) -> usize {
27240fe15e0SLoGin         self.data
27340fe15e0SLoGin     }
27440fe15e0SLoGin 
27540fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
27640fe15e0SLoGin     pub const unsafe fn from_data(data: usize) -> Self {
27740fe15e0SLoGin         return Self {
27840fe15e0SLoGin             data: data,
27940fe15e0SLoGin             phantom: PhantomData,
28040fe15e0SLoGin         };
28140fe15e0SLoGin     }
28240fe15e0SLoGin 
28340fe15e0SLoGin     /// 为新页表的页表项设置默认值
28440fe15e0SLoGin     ///
28540fe15e0SLoGin     /// 默认值为:
28640fe15e0SLoGin     /// - present
28740fe15e0SLoGin     /// - read only
28840fe15e0SLoGin     /// - kernel space
28940fe15e0SLoGin     /// - no exec
29040fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
29140fe15e0SLoGin     pub fn new_page_table(user: bool) -> Self {
29240fe15e0SLoGin         return unsafe {
29340fe15e0SLoGin             let r = Self::from_data(Arch::ENTRY_FLAG_DEFAULT_TABLE | Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE);
29440fe15e0SLoGin             if user {
29540fe15e0SLoGin                 r.set_user(true)
29640fe15e0SLoGin             } else {
29740fe15e0SLoGin                 r
29840fe15e0SLoGin             }
29940fe15e0SLoGin         };
30040fe15e0SLoGin     }
30140fe15e0SLoGin 
30240fe15e0SLoGin     /// 取得当前页表项的所有权,更新当前页表项的标志位,并返回更新后的页表项。
30340fe15e0SLoGin     ///
30440fe15e0SLoGin     /// ## 参数
30540fe15e0SLoGin     /// - flag 要更新的标志位的值
30640fe15e0SLoGin     /// - value 如果为true,那么将flag对应的位设置为1,否则设置为0
30740fe15e0SLoGin     ///
30840fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
30940fe15e0SLoGin     ///
31040fe15e0SLoGin     /// 更新后的页表项
31140fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
31240fe15e0SLoGin     #[must_use]
31340fe15e0SLoGin     pub fn update_flags(mut self, flag: usize, value: bool) -> Self {
31440fe15e0SLoGin         if value {
31540fe15e0SLoGin             self.data |= flag;
31640fe15e0SLoGin         } else {
31740fe15e0SLoGin             self.data &= !flag;
31840fe15e0SLoGin         }
31940fe15e0SLoGin         return self;
32040fe15e0SLoGin     }
32140fe15e0SLoGin 
32240fe15e0SLoGin     /// 判断当前页表项是否存在指定的flag(只有全部flag都存在才返回true)
32340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
32440fe15e0SLoGin     pub fn has_flag(&self, flag: usize) -> bool {
32540fe15e0SLoGin         return self.data & flag == flag;
32640fe15e0SLoGin     }
32740fe15e0SLoGin 
32840fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
32940fe15e0SLoGin     pub fn present(&self) -> bool {
33040fe15e0SLoGin         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_PRESENT);
33140fe15e0SLoGin     }
33240fe15e0SLoGin 
33340fe15e0SLoGin     /// 设置当前页表项的权限
33440fe15e0SLoGin     ///
33540fe15e0SLoGin     /// @param value 如果为true,那么将当前页表项的权限设置为用户态可访问
33640fe15e0SLoGin     #[must_use]
33740fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
33840fe15e0SLoGin     pub fn set_user(self, value: bool) -> Self {
33940fe15e0SLoGin         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_USER, value);
34040fe15e0SLoGin     }
34140fe15e0SLoGin 
34240fe15e0SLoGin     /// 用户态是否可以访问当前页表项
34340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
34440fe15e0SLoGin     pub fn has_user(&self) -> bool {
34540fe15e0SLoGin         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_USER);
34640fe15e0SLoGin     }
34740fe15e0SLoGin 
34840fe15e0SLoGin     /// 设置当前页表项的可写性, 如果为true,那么将当前页表项的权限设置为可写, 否则设置为只读
34940fe15e0SLoGin     ///
35040fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
35140fe15e0SLoGin     ///
35240fe15e0SLoGin     /// 更新后的页表项.
35340fe15e0SLoGin     ///
35440fe15e0SLoGin     /// **请注意,**本函数会取得当前页表项的所有权,因此返回的页表项不是原来的页表项
35540fe15e0SLoGin     #[must_use]
35640fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
35740fe15e0SLoGin     pub fn set_write(self, value: bool) -> Self {
35840fe15e0SLoGin         // 有的架构同时具有可写和不可写的标志位,因此需要同时更新
35940fe15e0SLoGin         return self
36040fe15e0SLoGin             .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_READONLY, !value)
36140fe15e0SLoGin             .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE, value);
36240fe15e0SLoGin     }
36340fe15e0SLoGin 
36440fe15e0SLoGin     /// 当前页表项是否可写
36540fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
36640fe15e0SLoGin     pub fn has_write(&self) -> bool {
36740fe15e0SLoGin         // 有的架构同时具有可写和不可写的标志位,因此需要同时判断
36840fe15e0SLoGin         return self.data & (Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE | Arch::ENTRY_FLAG_READONLY)
36940fe15e0SLoGin             == Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE;
37040fe15e0SLoGin     }
37140fe15e0SLoGin 
37240fe15e0SLoGin     /// 设置当前页表项的可执行性, 如果为true,那么将当前页表项的权限设置为可执行, 否则设置为不可执行
37340fe15e0SLoGin     #[must_use]
37440fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
37540fe15e0SLoGin     pub fn set_execute(self, mut value: bool) -> Self {
37640fe15e0SLoGin         #[cfg(target_arch = "x86_64")]
37740fe15e0SLoGin         {
37840fe15e0SLoGin             // 如果xd位被保留,那么将可执行性设置为true
37940fe15e0SLoGin             if crate::arch::mm::X86_64MMArch::is_xd_reserved() {
38040fe15e0SLoGin                 value = true;
38140fe15e0SLoGin             }
38240fe15e0SLoGin         }
38340fe15e0SLoGin 
38440fe15e0SLoGin         // 有的架构同时具有可执行和不可执行的标志位,因此需要同时更新
38540fe15e0SLoGin         return self
38640fe15e0SLoGin             .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_NO_EXEC, !value)
38740fe15e0SLoGin             .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_EXEC, value);
38840fe15e0SLoGin     }
38940fe15e0SLoGin 
39040fe15e0SLoGin     /// 当前页表项是否可执行
39140fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
39240fe15e0SLoGin     pub fn has_execute(&self) -> bool {
39340fe15e0SLoGin         // 有的架构同时具有可执行和不可执行的标志位,因此需要同时判断
39440fe15e0SLoGin         return self.data & (Arch::ENTRY_FLAG_EXEC | Arch::ENTRY_FLAG_NO_EXEC)
39540fe15e0SLoGin             == Arch::ENTRY_FLAG_EXEC;
39640fe15e0SLoGin     }
39740fe15e0SLoGin 
39840fe15e0SLoGin     /// 设置当前页表项的缓存策略
39940fe15e0SLoGin     ///
40040fe15e0SLoGin     /// ## 参数
40140fe15e0SLoGin     ///
40240fe15e0SLoGin     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的缓存策略设置为不缓存。
40340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
40440fe15e0SLoGin     pub fn set_page_cache_disable(self, value: bool) -> Self {
40540fe15e0SLoGin         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_CACHE_DISABLE, value);
40640fe15e0SLoGin     }
40740fe15e0SLoGin 
40840fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表项的缓存策略
40940fe15e0SLoGin     ///
41040fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
41140fe15e0SLoGin     ///
41240fe15e0SLoGin     /// 如果当前页表项的缓存策略为不缓存,那么返回true,否则返回false。
41340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
41440fe15e0SLoGin     pub fn has_page_cache_disable(&self) -> bool {
41540fe15e0SLoGin         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_CACHE_DISABLE);
41640fe15e0SLoGin     }
41740fe15e0SLoGin 
41840fe15e0SLoGin     /// 设置当前页表项的写穿策略
41940fe15e0SLoGin     ///
42040fe15e0SLoGin     /// ## 参数
42140fe15e0SLoGin     ///
42240fe15e0SLoGin     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的写穿策略设置为写穿。
42340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
42440fe15e0SLoGin     pub fn set_page_write_through(self, value: bool) -> Self {
42540fe15e0SLoGin         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_WRITE_THROUGH, value);
42640fe15e0SLoGin     }
42740fe15e0SLoGin 
42840fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表项的写穿策略
42940fe15e0SLoGin     ///
43040fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
43140fe15e0SLoGin     ///
43240fe15e0SLoGin     /// 如果当前页表项的写穿策略为写穿,那么返回true,否则返回false。
43340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
43440fe15e0SLoGin     pub fn has_page_write_through(&self) -> bool {
43540fe15e0SLoGin         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_WRITE_THROUGH);
43640fe15e0SLoGin     }
43740fe15e0SLoGin 
43840fe15e0SLoGin     /// MMIO内存的页表项标志
43940fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
44040fe15e0SLoGin     pub fn mmio_flags() -> Self {
44140fe15e0SLoGin         return Self::new()
44240fe15e0SLoGin             .set_user(false)
44340fe15e0SLoGin             .set_write(true)
44440fe15e0SLoGin             .set_execute(true)
44540fe15e0SLoGin             .set_page_cache_disable(true)
44640fe15e0SLoGin             .set_page_write_through(true);
44740fe15e0SLoGin     }
44840fe15e0SLoGin }
44940fe15e0SLoGin 
45040fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> fmt::Debug for PageFlags<Arch> {
45140fe15e0SLoGin     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
45240fe15e0SLoGin         f.debug_struct("PageFlags")
45340fe15e0SLoGin             .field("bits", &format_args!("{:#0x}", self.data))
45440fe15e0SLoGin             .field("present", &self.present())
45540fe15e0SLoGin             .field("has_write", &self.has_write())
45640fe15e0SLoGin             .field("has_execute", &self.has_execute())
45740fe15e0SLoGin             .field("has_user", &self.has_user())
45840fe15e0SLoGin             .finish()
45940fe15e0SLoGin     }
46040fe15e0SLoGin }
46140fe15e0SLoGin 
46240fe15e0SLoGin /// 页表映射器
46340fe15e0SLoGin #[derive(Hash)]
46440fe15e0SLoGin pub struct PageMapper<Arch, F> {
46540fe15e0SLoGin     /// 页表类型
46640fe15e0SLoGin     table_kind: PageTableKind,
46740fe15e0SLoGin     /// 根页表物理地址
46840fe15e0SLoGin     table_paddr: PhysAddr,
46940fe15e0SLoGin     /// 页分配器
47040fe15e0SLoGin     frame_allocator: F,
47140fe15e0SLoGin     phantom: PhantomData<fn() -> Arch>,
47240fe15e0SLoGin }
47340fe15e0SLoGin 
47440fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch, F: FrameAllocator> PageMapper<Arch, F> {
47540fe15e0SLoGin     /// 创建新的页面映射器
47640fe15e0SLoGin     ///
47740fe15e0SLoGin     /// ## 参数
47840fe15e0SLoGin     /// - table_kind 页表类型
47940fe15e0SLoGin     /// - table_paddr 根页表物理地址
48040fe15e0SLoGin     /// - allocator 页分配器
48140fe15e0SLoGin     ///
48240fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
48340fe15e0SLoGin     ///
48440fe15e0SLoGin     /// 页面映射器
48540fe15e0SLoGin     pub unsafe fn new(table_kind: PageTableKind, table_paddr: PhysAddr, allocator: F) -> Self {
48640fe15e0SLoGin         return Self {
48740fe15e0SLoGin             table_kind,
48840fe15e0SLoGin             table_paddr,
48940fe15e0SLoGin             frame_allocator: allocator,
49040fe15e0SLoGin             phantom: PhantomData,
49140fe15e0SLoGin         };
49240fe15e0SLoGin     }
49340fe15e0SLoGin 
49440fe15e0SLoGin     /// 创建页表,并为这个页表创建页面映射器
49540fe15e0SLoGin     pub unsafe fn create(table_kind: PageTableKind, mut allocator: F) -> Option<Self> {
49640fe15e0SLoGin         let table_paddr = allocator.allocate_one()?;
49740fe15e0SLoGin         // 清空页表
49840fe15e0SLoGin         let table_vaddr = Arch::phys_2_virt(table_paddr)?;
49940fe15e0SLoGin         Arch::write_bytes(table_vaddr, 0, Arch::PAGE_SIZE);
50040fe15e0SLoGin         return Some(Self::new(table_kind, table_paddr, allocator));
50140fe15e0SLoGin     }
50240fe15e0SLoGin 
50340fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表的页面映射器
50440fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
50540fe15e0SLoGin     pub unsafe fn current(table_kind: PageTableKind, allocator: F) -> Self {
50640fe15e0SLoGin         let table_paddr = Arch::table(table_kind);
50740fe15e0SLoGin         return Self::new(table_kind, table_paddr, allocator);
50840fe15e0SLoGin     }
50940fe15e0SLoGin 
51040fe15e0SLoGin     /// 判断当前页表分配器所属的页表是否是当前页表
51140fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
51240fe15e0SLoGin     pub fn is_current(&self) -> bool {
51340fe15e0SLoGin         return unsafe { self.table().phys() == Arch::table(self.table_kind) };
51440fe15e0SLoGin     }
51540fe15e0SLoGin 
51640fe15e0SLoGin     /// 将当前页表分配器所属的页表设置为当前页表
51740fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
51840fe15e0SLoGin     pub unsafe fn make_current(&self) {
51940fe15e0SLoGin         Arch::set_table(self.table_kind, self.table_paddr);
52040fe15e0SLoGin     }
52140fe15e0SLoGin 
52240fe15e0SLoGin     /// 获取当前页表分配器所属的根页表的结构体
52340fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
52440fe15e0SLoGin     pub fn table(&self) -> PageTable<Arch> {
52540fe15e0SLoGin         // 由于只能通过new方法创建PageMapper,因此这里假定table_paddr是有效的
52640fe15e0SLoGin         return unsafe {
52740fe15e0SLoGin             PageTable::new(VirtAddr::new(0), self.table_paddr, Arch::PAGE_LEVELS - 1)
52840fe15e0SLoGin         };
52940fe15e0SLoGin     }
53040fe15e0SLoGin 
53140fe15e0SLoGin     /// 获取当前PageMapper所对应的页分配器实例的引用
53240fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
53340fe15e0SLoGin     #[allow(dead_code)]
53440fe15e0SLoGin     pub fn allocator_ref(&self) -> &F {
53540fe15e0SLoGin         return &self.frame_allocator;
53640fe15e0SLoGin     }
53740fe15e0SLoGin 
53840fe15e0SLoGin     /// 获取当前PageMapper所对应的页分配器实例的可变引用
53940fe15e0SLoGin     #[inline(always)]
54040fe15e0SLoGin     pub fn allocator_mut(&mut self) -> &mut F {
54140fe15e0SLoGin         return &mut self.frame_allocator;
54240fe15e0SLoGin     }
54340fe15e0SLoGin 
54440fe15e0SLoGin     /// 从当前PageMapper的页分配器中分配一个物理页,并将其映射到指定的虚拟地址
54540fe15e0SLoGin     pub unsafe fn map(
54640fe15e0SLoGin         &mut self,
54740fe15e0SLoGin         virt: VirtAddr,
54840fe15e0SLoGin         flags: PageFlags<Arch>,
54940fe15e0SLoGin     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
55040fe15e0SLoGin         compiler_fence(Ordering::SeqCst);
55140fe15e0SLoGin         let phys: PhysAddr = self.frame_allocator.allocate_one()?;
55240fe15e0SLoGin         compiler_fence(Ordering::SeqCst);
55340fe15e0SLoGin         return self.map_phys(virt, phys, flags);
55440fe15e0SLoGin     }
55540fe15e0SLoGin 
55640fe15e0SLoGin     /// 映射一个物理页到指定的虚拟地址
55740fe15e0SLoGin     pub unsafe fn map_phys(
55840fe15e0SLoGin         &mut self,
55940fe15e0SLoGin         virt: VirtAddr,
56040fe15e0SLoGin         phys: PhysAddr,
56140fe15e0SLoGin         flags: PageFlags<Arch>,
56240fe15e0SLoGin     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
56340fe15e0SLoGin         // 验证虚拟地址和物理地址是否对齐
56440fe15e0SLoGin         if !(virt.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE) && phys.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE)) {
56540fe15e0SLoGin             kerror!(
56640fe15e0SLoGin                 "Try to map unaligned page: virt={:?}, phys={:?}",
56740fe15e0SLoGin                 virt,
56840fe15e0SLoGin                 phys
56940fe15e0SLoGin             );
57040fe15e0SLoGin             return None;
57140fe15e0SLoGin         }
57240fe15e0SLoGin         let virt = VirtAddr::new(virt.data() & (!Arch::PAGE_NEGATIVE_MASK));
57340fe15e0SLoGin 
57440fe15e0SLoGin         // TODO: 验证flags是否合法
57540fe15e0SLoGin 
57640fe15e0SLoGin         // 创建页表项
57740fe15e0SLoGin         let entry = PageEntry::new(phys.data() | flags.data());
57840fe15e0SLoGin         let mut table = self.table();
57940fe15e0SLoGin         loop {
58040fe15e0SLoGin             let i = table.index_of(virt)?;
58140fe15e0SLoGin             assert!(i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM);
58240fe15e0SLoGin             if table.level() == 0 {
58340fe15e0SLoGin                 // todo: 检查是否已经映射
58440fe15e0SLoGin                 // 现在不检查的原因是,刚刚启动系统时,内核会映射一些页。
58540fe15e0SLoGin                 if table.entry_mapped(i)? == true {
58640fe15e0SLoGin                     kwarn!("Page {:?} already mapped", virt);
58740fe15e0SLoGin                 }
58840fe15e0SLoGin                 // kdebug!("Mapping {:?} to {:?}, i = {i}, entry={:?}, flags={:?}", virt, phys, entry, flags);
58940fe15e0SLoGin                 compiler_fence(Ordering::SeqCst);
59040fe15e0SLoGin                 table.set_entry(i, entry);
59140fe15e0SLoGin                 compiler_fence(Ordering::SeqCst);
59240fe15e0SLoGin                 return Some(PageFlush::new(virt));
59340fe15e0SLoGin             } else {
59440fe15e0SLoGin                 let next_table = table.next_level_table(i);
59540fe15e0SLoGin                 if let Some(next_table) = next_table {
59640fe15e0SLoGin                     table = next_table;
59740fe15e0SLoGin                     // kdebug!("Mapping {:?} to next level table...", virt);
59840fe15e0SLoGin                 } else {
59940fe15e0SLoGin                     // kdebug!("Allocating next level table for {:?}..., i={i}", virt);
60040fe15e0SLoGin                     // 分配下一级页表
60140fe15e0SLoGin                     let frame = self.frame_allocator.allocate_one()?;
60240fe15e0SLoGin                     // 清空这个页帧
60340fe15e0SLoGin                     MMArch::write_bytes(MMArch::phys_2_virt(frame).unwrap(), 0, MMArch::PAGE_SIZE);
60440fe15e0SLoGin 
60540fe15e0SLoGin                     // 设置页表项的flags
60640fe15e0SLoGin                     // let flags = Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE
60740fe15e0SLoGin                     //     | Arch::ENTRY_FLAG_DEFAULT_TABLE
60840fe15e0SLoGin                     //     | if virt.kind() == PageTableKind::User {
60940fe15e0SLoGin                     //         Arch::ENTRY_FLAG_USER
61040fe15e0SLoGin                     //     } else {
61140fe15e0SLoGin                     //         0
61240fe15e0SLoGin                     //     };
61340fe15e0SLoGin                     let flags: PageFlags<MMArch> =
61440fe15e0SLoGin                         PageFlags::new_page_table(virt.kind() == PageTableKind::User);
61540fe15e0SLoGin 
61640fe15e0SLoGin                     // kdebug!("Flags: {:?}", flags);
61740fe15e0SLoGin 
61840fe15e0SLoGin                     // 把新分配的页表映射到当前页表
61940fe15e0SLoGin                     table.set_entry(i, PageEntry::new(frame.data() | flags.data()));
62040fe15e0SLoGin 
62140fe15e0SLoGin                     // 获取新分配的页表
62240fe15e0SLoGin                     table = table.next_level_table(i)?;
62340fe15e0SLoGin                 }
62440fe15e0SLoGin             }
62540fe15e0SLoGin         }
62640fe15e0SLoGin     }
62740fe15e0SLoGin 
62840fe15e0SLoGin     /// 将物理地址映射到具有线性偏移量的虚拟地址
62940fe15e0SLoGin     #[allow(dead_code)]
63040fe15e0SLoGin     pub unsafe fn map_linearly(
63140fe15e0SLoGin         &mut self,
63240fe15e0SLoGin         phys: PhysAddr,
63340fe15e0SLoGin         flags: PageFlags<Arch>,
63440fe15e0SLoGin     ) -> Option<(VirtAddr, PageFlush<Arch>)> {
63540fe15e0SLoGin         let virt: VirtAddr = Arch::phys_2_virt(phys)?;
63640fe15e0SLoGin         return self.map_phys(virt, phys, flags).map(|flush| (virt, flush));
63740fe15e0SLoGin     }
63840fe15e0SLoGin 
63940fe15e0SLoGin     /// 修改虚拟地址的页表项的flags,并返回页表项刷新器
64040fe15e0SLoGin     ///
64140fe15e0SLoGin     /// 请注意,需要在修改完flags后,调用刷新器的flush方法,才能使修改生效
64240fe15e0SLoGin     ///
64340fe15e0SLoGin     /// ## 参数
64440fe15e0SLoGin     /// - virt 虚拟地址
64540fe15e0SLoGin     /// - flags 新的页表项的flags
64640fe15e0SLoGin     ///
64740fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
64840fe15e0SLoGin     ///
64940fe15e0SLoGin     /// 如果修改成功,返回刷新器,否则返回None
65040fe15e0SLoGin     pub unsafe fn remap(
65140fe15e0SLoGin         &mut self,
65240fe15e0SLoGin         virt: VirtAddr,
65340fe15e0SLoGin         flags: PageFlags<Arch>,
65440fe15e0SLoGin     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
65540fe15e0SLoGin         return self
65640fe15e0SLoGin             .visit(virt, |p1, i| {
65740fe15e0SLoGin                 let mut entry = p1.entry(i)?;
65840fe15e0SLoGin                 entry.set_flags(flags);
65940fe15e0SLoGin                 p1.set_entry(i, entry);
66040fe15e0SLoGin                 Some(PageFlush::new(virt))
66140fe15e0SLoGin             })
66240fe15e0SLoGin             .flatten();
66340fe15e0SLoGin     }
66440fe15e0SLoGin 
66540fe15e0SLoGin     /// 根据虚拟地址,查找页表,获取对应的物理地址和页表项的flags
66640fe15e0SLoGin     ///
66740fe15e0SLoGin     /// ## 参数
66840fe15e0SLoGin     ///
66940fe15e0SLoGin     /// - virt 虚拟地址
67040fe15e0SLoGin     ///
67140fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
67240fe15e0SLoGin     ///
67340fe15e0SLoGin     /// 如果查找成功,返回物理地址和页表项的flags,否则返回None
67440fe15e0SLoGin     pub fn translate(&self, virt: VirtAddr) -> Option<(PhysAddr, PageFlags<Arch>)> {
67540fe15e0SLoGin         let entry: PageEntry<Arch> = self.visit(virt, |p1, i| unsafe { p1.entry(i) })??;
67640fe15e0SLoGin         let paddr = entry.address().ok()?;
67740fe15e0SLoGin         let flags = entry.flags();
67840fe15e0SLoGin         return Some((paddr, flags));
67940fe15e0SLoGin     }
68040fe15e0SLoGin 
68140fe15e0SLoGin     /// 取消虚拟地址的映射,释放页面,并返回页表项刷新器
68240fe15e0SLoGin     ///
68340fe15e0SLoGin     /// 请注意,需要在取消映射后,调用刷新器的flush方法,才能使修改生效
68440fe15e0SLoGin     ///
68540fe15e0SLoGin     /// ## 参数
68640fe15e0SLoGin     ///
68740fe15e0SLoGin     /// - virt 虚拟地址
68840fe15e0SLoGin     /// - unmap_parents 是否在父页表内,取消空闲子页表的映射
68940fe15e0SLoGin     ///
69040fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
69140fe15e0SLoGin     /// 如果取消成功,返回刷新器,否则返回None
692*2dd9f0c7SLoGin     #[allow(dead_code)]
69340fe15e0SLoGin     pub unsafe fn unmap(&mut self, virt: VirtAddr, unmap_parents: bool) -> Option<PageFlush<Arch>> {
69440fe15e0SLoGin         let (paddr, _, flusher) = self.unmap_phys(virt, unmap_parents)?;
69540fe15e0SLoGin         self.frame_allocator.free_one(paddr);
69640fe15e0SLoGin         return Some(flusher);
69740fe15e0SLoGin     }
69840fe15e0SLoGin 
69940fe15e0SLoGin     /// 取消虚拟地址的映射,并返回物理地址和页表项的flags
70040fe15e0SLoGin     ///
70140fe15e0SLoGin     /// ## 参数
70240fe15e0SLoGin     ///
70340fe15e0SLoGin     /// - vaddr 虚拟地址
70440fe15e0SLoGin     /// - unmap_parents 是否在父页表内,取消空闲子页表的映射
70540fe15e0SLoGin     ///
70640fe15e0SLoGin     /// ## 返回值
70740fe15e0SLoGin     ///
70840fe15e0SLoGin     /// 如果取消成功,返回物理地址和页表项的flags,否则返回None
70940fe15e0SLoGin     pub unsafe fn unmap_phys(
71040fe15e0SLoGin         &mut self,
71140fe15e0SLoGin         virt: VirtAddr,
71240fe15e0SLoGin         unmap_parents: bool,
71340fe15e0SLoGin     ) -> Option<(PhysAddr, PageFlags<Arch>, PageFlush<Arch>)> {
71440fe15e0SLoGin         if !virt.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE) {
71540fe15e0SLoGin             kerror!("Try to unmap unaligned page: virt={:?}", virt);
71640fe15e0SLoGin             return None;
71740fe15e0SLoGin         }
71840fe15e0SLoGin 
71940fe15e0SLoGin         let mut table = self.table();
72040fe15e0SLoGin         return unmap_phys_inner(virt, &mut table, unmap_parents, self.allocator_mut())
72140fe15e0SLoGin             .map(|(paddr, flags)| (paddr, flags, PageFlush::<Arch>::new(virt)));
72240fe15e0SLoGin     }
72340fe15e0SLoGin 
72440fe15e0SLoGin     /// 在页表中,访问虚拟地址对应的页表项,并调用传入的函数F
72540fe15e0SLoGin     fn visit<T>(
72640fe15e0SLoGin         &self,
72740fe15e0SLoGin         virt: VirtAddr,
72840fe15e0SLoGin         f: impl FnOnce(&mut PageTable<Arch>, usize) -> T,
72940fe15e0SLoGin     ) -> Option<T> {
73040fe15e0SLoGin         let mut table = self.table();
73140fe15e0SLoGin         unsafe {
73240fe15e0SLoGin             loop {
73340fe15e0SLoGin                 let i = table.index_of(virt)?;
73440fe15e0SLoGin                 if table.level() == 0 {
73540fe15e0SLoGin                     return Some(f(&mut table, i));
73640fe15e0SLoGin                 } else {
73740fe15e0SLoGin                     table = table.next_level_table(i)?;
73840fe15e0SLoGin                 }
73940fe15e0SLoGin             }
74040fe15e0SLoGin         }
74140fe15e0SLoGin     }
74240fe15e0SLoGin }
74340fe15e0SLoGin 
74440fe15e0SLoGin /// 取消页面映射,返回被取消映射的页表项的:【物理地址】和【flags】
74540fe15e0SLoGin ///
74640fe15e0SLoGin /// ## 参数
74740fe15e0SLoGin ///
74840fe15e0SLoGin /// - vaddr 虚拟地址
74940fe15e0SLoGin /// - table 页表
75040fe15e0SLoGin /// - unmap_parents 是否在父页表内,取消空闲子页表的映射
75140fe15e0SLoGin /// - allocator 页面分配器(如果页表从这个分配器分配,那么在取消映射时,也需要归还到这个分配器内)
75240fe15e0SLoGin ///
75340fe15e0SLoGin /// ## 返回值
75440fe15e0SLoGin ///
75540fe15e0SLoGin /// 如果取消成功,返回被取消映射的页表项的:【物理地址】和【flags】,否则返回None
75640fe15e0SLoGin unsafe fn unmap_phys_inner<Arch: MemoryManagementArch>(
75740fe15e0SLoGin     vaddr: VirtAddr,
75840fe15e0SLoGin     table: &mut PageTable<Arch>,
75940fe15e0SLoGin     unmap_parents: bool,
76040fe15e0SLoGin     allocator: &mut impl FrameAllocator,
76140fe15e0SLoGin ) -> Option<(PhysAddr, PageFlags<Arch>)> {
76240fe15e0SLoGin     // 获取页表项的索引
76340fe15e0SLoGin     let i = table.index_of(vaddr)?;
76440fe15e0SLoGin 
76540fe15e0SLoGin     // 如果当前是最后一级页表,直接取消页面映射
76640fe15e0SLoGin     if table.level() == 0 {
76740fe15e0SLoGin         let entry = table.entry(i)?;
76840fe15e0SLoGin         table.set_entry(i, PageEntry::new(0));
76940fe15e0SLoGin         return Some((entry.address().ok()?, entry.flags()));
77040fe15e0SLoGin     }
77140fe15e0SLoGin 
77240fe15e0SLoGin     let mut subtable = table.next_level_table(i)?;
77340fe15e0SLoGin     // 递归地取消映射
77440fe15e0SLoGin     let result = unmap_phys_inner(vaddr, &mut subtable, unmap_parents, allocator)?;
77540fe15e0SLoGin 
77640fe15e0SLoGin     // TODO: This is a bad idea for architectures where the kernel mappings are done in the process tables,
77740fe15e0SLoGin     // as these mappings may become out of sync
77840fe15e0SLoGin     if unmap_parents {
77940fe15e0SLoGin         // 如果子页表已经没有映射的页面了,就取消子页表的映射
78040fe15e0SLoGin 
78140fe15e0SLoGin         // 检查子页表中是否还有映射的页面
78240fe15e0SLoGin         let x = (0..Arch::PAGE_ENTRY_NUM)
78340fe15e0SLoGin             .map(|k| subtable.entry(k).expect("invalid page entry"))
78440fe15e0SLoGin             .any(|e| e.present());
78540fe15e0SLoGin         if !x {
78640fe15e0SLoGin             // 如果没有,就取消子页表的映射
78740fe15e0SLoGin             table.set_entry(i, PageEntry::new(0));
78840fe15e0SLoGin             // 释放子页表
78940fe15e0SLoGin             allocator.free_one(subtable.phys());
79040fe15e0SLoGin         }
79140fe15e0SLoGin     }
79240fe15e0SLoGin 
79340fe15e0SLoGin     return Some(result);
79440fe15e0SLoGin }
79540fe15e0SLoGin 
79640fe15e0SLoGin impl<Arch, F: Debug> Debug for PageMapper<Arch, F> {
79740fe15e0SLoGin     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
79840fe15e0SLoGin         f.debug_struct("PageMapper")
79940fe15e0SLoGin             .field("table_paddr", &self.table_paddr)
80040fe15e0SLoGin             .field("frame_allocator", &self.frame_allocator)
80140fe15e0SLoGin             .finish()
80240fe15e0SLoGin     }
80340fe15e0SLoGin }
80440fe15e0SLoGin 
80540fe15e0SLoGin /// 页表刷新器的trait
80640fe15e0SLoGin pub trait Flusher<Arch> {
80740fe15e0SLoGin     /// 取消对指定的page flusher的刷新
80840fe15e0SLoGin     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<Arch>);
80940fe15e0SLoGin }
81040fe15e0SLoGin 
81140fe15e0SLoGin /// 用于刷新某个虚拟地址的刷新器。这个刷新器一经产生,就必须调用flush()方法,
81240fe15e0SLoGin /// 否则会造成对页表的更改被忽略,这是不安全的
81340fe15e0SLoGin #[must_use = "The flusher must call the 'flush()', or the changes to page table will be unsafely ignored."]
81440fe15e0SLoGin pub struct PageFlush<Arch> {
81540fe15e0SLoGin     virt: VirtAddr,
81640fe15e0SLoGin     phantom: PhantomData<Arch>,
81740fe15e0SLoGin }
81840fe15e0SLoGin 
81940fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> PageFlush<Arch> {
82040fe15e0SLoGin     pub fn new(virt: VirtAddr) -> Self {
82140fe15e0SLoGin         return Self {
82240fe15e0SLoGin             virt,
82340fe15e0SLoGin             phantom: PhantomData,
82440fe15e0SLoGin         };
82540fe15e0SLoGin     }
82640fe15e0SLoGin 
82740fe15e0SLoGin     pub fn flush(self) {
82840fe15e0SLoGin         unsafe { Arch::invalidate_page(self.virt) };
82940fe15e0SLoGin     }
83040fe15e0SLoGin 
83140fe15e0SLoGin     /// 忽略掉这个刷新器
83240fe15e0SLoGin     pub unsafe fn ignore(self) {
83340fe15e0SLoGin         mem::forget(self);
83440fe15e0SLoGin     }
83540fe15e0SLoGin }
83640fe15e0SLoGin 
83740fe15e0SLoGin /// 用于刷新整个页表的刷新器。这个刷新器一经产生,就必须调用flush()方法,
83840fe15e0SLoGin /// 否则会造成对页表的更改被忽略,这是不安全的
83940fe15e0SLoGin #[must_use = "The flusher must call the 'flush()', or the changes to page table will be unsafely ignored."]
84040fe15e0SLoGin pub struct PageFlushAll<Arch: MemoryManagementArch> {
84140fe15e0SLoGin     phantom: PhantomData<fn() -> Arch>,
84240fe15e0SLoGin }
84340fe15e0SLoGin 
84440fe15e0SLoGin #[allow(dead_code)]
84540fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> PageFlushAll<Arch> {
84640fe15e0SLoGin     pub fn new() -> Self {
84740fe15e0SLoGin         return Self {
84840fe15e0SLoGin             phantom: PhantomData,
84940fe15e0SLoGin         };
85040fe15e0SLoGin     }
85140fe15e0SLoGin 
85240fe15e0SLoGin     pub fn flush(self) {
85340fe15e0SLoGin         unsafe { Arch::invalidate_all() };
85440fe15e0SLoGin     }
85540fe15e0SLoGin 
85640fe15e0SLoGin     /// 忽略掉这个刷新器
85740fe15e0SLoGin     pub unsafe fn ignore(self) {
85840fe15e0SLoGin         mem::forget(self);
85940fe15e0SLoGin     }
86040fe15e0SLoGin }
86140fe15e0SLoGin 
86240fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> Flusher<Arch> for PageFlushAll<Arch> {
86340fe15e0SLoGin     /// 为page flush all 实现consume,消除对单个页面的刷新。(刷新整个页表了就不需要刷新单个页面了)
86440fe15e0SLoGin     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<Arch>) {
86540fe15e0SLoGin         unsafe { flush.ignore() };
86640fe15e0SLoGin     }
86740fe15e0SLoGin }
86840fe15e0SLoGin 
86940fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch, T: Flusher<Arch> + ?Sized> Flusher<Arch> for &mut T {
87040fe15e0SLoGin     /// 允许一个flusher consume掉另一个flusher
87140fe15e0SLoGin     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<Arch>) {
87240fe15e0SLoGin         <T as Flusher<Arch>>::consume(self, flush);
87340fe15e0SLoGin     }
87440fe15e0SLoGin }
87540fe15e0SLoGin 
87640fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> Flusher<Arch> for () {
87740fe15e0SLoGin     fn consume(&mut self, _flush: PageFlush<Arch>) {}
87840fe15e0SLoGin }
87940fe15e0SLoGin 
88040fe15e0SLoGin impl<Arch: MemoryManagementArch> Drop for PageFlushAll<Arch> {
88140fe15e0SLoGin     fn drop(&mut self) {
88240fe15e0SLoGin         unsafe {
88340fe15e0SLoGin             Arch::invalidate_all();
88440fe15e0SLoGin         }
88540fe15e0SLoGin     }
88640fe15e0SLoGin }
88740fe15e0SLoGin 
88840fe15e0SLoGin /// 未在当前CPU上激活的页表的刷新器
88940fe15e0SLoGin ///
89040fe15e0SLoGin /// 如果页表没有在当前cpu上激活,那么需要发送ipi到其他核心,尝试在其他核心上刷新页表
89140fe15e0SLoGin ///
89240fe15e0SLoGin /// TODO: 这个方式很暴力,也许把它改成在指定的核心上刷新页表会更好。(可以测试一下开销)
89340fe15e0SLoGin #[derive(Debug)]
89440fe15e0SLoGin pub struct InactiveFlusher;
89540fe15e0SLoGin 
89640fe15e0SLoGin impl InactiveFlusher {
89740fe15e0SLoGin     pub fn new() -> Self {
89840fe15e0SLoGin         return Self {};
89940fe15e0SLoGin     }
90040fe15e0SLoGin }
90140fe15e0SLoGin 
90240fe15e0SLoGin impl Flusher<MMArch> for InactiveFlusher {
90340fe15e0SLoGin     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<MMArch>) {
90440fe15e0SLoGin         unsafe {
90540fe15e0SLoGin             flush.ignore();
90640fe15e0SLoGin         }
90740fe15e0SLoGin     }
90840fe15e0SLoGin }
90940fe15e0SLoGin 
91040fe15e0SLoGin impl Drop for InactiveFlusher {
91140fe15e0SLoGin     fn drop(&mut self) {
91240fe15e0SLoGin         // 发送刷新页表的IPI
91340fe15e0SLoGin         send_ipi(IpiKind::FlushTLB, IpiTarget::Other);
91440fe15e0SLoGin     }
91540fe15e0SLoGin }
91640fe15e0SLoGin 
91740fe15e0SLoGin /// # 把一个地址向下对齐到页大小
91840fe15e0SLoGin pub fn round_down_to_page_size(addr: usize) -> usize {
91940fe15e0SLoGin     addr & !(MMArch::PAGE_SIZE - 1)
92040fe15e0SLoGin }
92140fe15e0SLoGin 
92240fe15e0SLoGin /// # 把一个地址向上对齐到页大小
92340fe15e0SLoGin pub fn round_up_to_page_size(addr: usize) -> usize {
92440fe15e0SLoGin     round_down_to_page_size(addr + MMArch::PAGE_SIZE - 1)
92540fe15e0SLoGin }
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