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 } 926