xref: /DragonOS/kernel/src/mm/page.rs (revision 79ad6e5ba4cf7fd624dfa91a1de35d7e60bdda43)
1 use core::{
2     fmt::{self, Debug, Error, Formatter},
3     marker::PhantomData,
4     mem,
5     ops::Add,
6     sync::atomic::{compiler_fence, Ordering},
7 };
8 
9 use alloc::sync::Arc;
10 use hashbrown::{HashMap, HashSet};
11 use log::{error, info};
12 
13 use crate::{
14     arch::{interrupt::ipi::send_ipi, MMArch},
15     exception::ipi::{IpiKind, IpiTarget},
16     ipc::shm::ShmId,
17     libs::spinlock::{SpinLock, SpinLockGuard},
18 };
19 
20 use super::{
21     allocator::page_frame::{FrameAllocator, PageFrameCount},
22     syscall::ProtFlags,
23     ucontext::LockedVMA,
24     MemoryManagementArch, PageTableKind, PhysAddr, VirtAddr,
25 };
26 
27 pub const PAGE_4K_SHIFT: usize = 12;
28 #[allow(dead_code)]
29 pub const PAGE_2M_SHIFT: usize = 21;
30 pub const PAGE_1G_SHIFT: usize = 30;
31 
32 pub const PAGE_4K_SIZE: usize = 1 << PAGE_4K_SHIFT;
33 pub const PAGE_2M_SIZE: usize = 1 << PAGE_2M_SHIFT;
34 
35 /// 全局物理页信息管理器
36 pub static mut PAGE_MANAGER: Option<SpinLock<PageManager>> = None;
37 
38 /// 初始化PAGE_MANAGER
39 pub fn page_manager_init() {
40     info!("page_manager_init");
41     let page_manager = SpinLock::new(PageManager::new());
42 
43     compiler_fence(Ordering::SeqCst);
44     unsafe { PAGE_MANAGER = Some(page_manager) };
45     compiler_fence(Ordering::SeqCst);
46 
47     info!("page_manager_init done");
48 }
49 
50 pub fn page_manager_lock_irqsave() -> SpinLockGuard<'static, PageManager> {
51     unsafe { PAGE_MANAGER.as_ref().unwrap().lock_irqsave() }
52 }
53 
54 // 物理页管理器
55 pub struct PageManager {
56     phys2page: HashMap<PhysAddr, Page>,
57 }
58 
59 impl PageManager {
60     pub fn new() -> Self {
61         Self {
62             phys2page: HashMap::new(),
63         }
64     }
65 
66     pub fn contains(&self, paddr: &PhysAddr) -> bool {
67         self.phys2page.contains_key(paddr)
68     }
69 
70     pub fn get(&self, paddr: &PhysAddr) -> Option<&Page> {
71         self.phys2page.get(paddr)
72     }
73 
74     pub fn get_mut(&mut self, paddr: &PhysAddr) -> &mut Page {
75         self.phys2page
76             .get_mut(paddr)
77             .unwrap_or_else(|| panic!("{:?}", paddr))
78     }
79 
80     pub fn insert(&mut self, paddr: PhysAddr, page: Page) {
81         self.phys2page.insert(paddr, page);
82     }
83 
84     pub fn remove_page(&mut self, paddr: &PhysAddr) {
85         self.phys2page.remove(paddr);
86     }
87 }
88 
89 /// 物理页面信息
90 pub struct Page {
91     /// 映射计数
92     map_count: usize,
93     /// 是否为共享页
94     shared: bool,
95     /// 映射计数为0时,是否可回收
96     free_when_zero: bool,
97     /// 共享页id(如果是共享页)
98     shm_id: Option<ShmId>,
99     /// 映射到当前page的VMA
100     anon_vma: HashSet<Arc<LockedVMA>>,
101 }
102 
103 impl Page {
104     pub fn new(shared: bool) -> Self {
105         let dealloc_when_zero = !shared;
106         Self {
107             map_count: 0,
108             shared,
109             free_when_zero: dealloc_when_zero,
110             shm_id: None,
111             anon_vma: HashSet::new(),
112         }
113     }
114 
115     /// 将vma加入anon_vma
116     pub fn insert_vma(&mut self, vma: Arc<LockedVMA>) {
117         self.anon_vma.insert(vma);
118         self.map_count += 1;
119     }
120 
121     /// 将vma从anon_vma中删去
122     pub fn remove_vma(&mut self, vma: &LockedVMA) {
123         self.anon_vma.remove(vma);
124         self.map_count -= 1;
125     }
126 
127     /// 判断当前物理页是否能被回
128     pub fn can_deallocate(&self) -> bool {
129         self.map_count == 0 && self.free_when_zero
130     }
131 
132     pub fn shared(&self) -> bool {
133         self.shared
134     }
135 
136     pub fn shm_id(&self) -> Option<ShmId> {
137         self.shm_id
138     }
139 
140     pub fn set_shm_id(&mut self, shm_id: ShmId) {
141         self.shm_id = Some(shm_id);
142     }
143 
144     pub fn set_dealloc_when_zero(&mut self, dealloc_when_zero: bool) {
145         self.free_when_zero = dealloc_when_zero;
146     }
147 
148     #[inline(always)]
149     pub fn anon_vma(&self) -> &HashSet<Arc<LockedVMA>> {
150         &self.anon_vma
151     }
152 
153     #[inline(always)]
154     pub fn map_count(&self) -> usize {
155         self.map_count
156     }
157 }
158 
159 #[derive(Debug)]
160 pub struct PageTable<Arch> {
161     /// 当前页表表示的虚拟地址空间的起始地址
162     base: VirtAddr,
163     /// 当前页表所在的物理地址
164     phys: PhysAddr,
165     /// 当前页表的层级(请注意,最顶级页表的level为[Arch::PAGE_LEVELS - 1])
166     level: usize,
167     phantom: PhantomData<Arch>,
168 }
169 
170 #[allow(dead_code)]
171 impl<Arch: MemoryManagementArch> PageTable<Arch> {
172     pub unsafe fn new(base: VirtAddr, phys: PhysAddr, level: usize) -> Self {
173         Self {
174             base,
175             phys,
176             level,
177             phantom: PhantomData,
178         }
179     }
180 
181     /// 获取顶级页表
182     ///
183     /// ## 参数
184     ///
185     /// - table_kind 页表类型
186     ///
187     /// ## 返回值
188     ///
189     /// 返回顶级页表
190     pub unsafe fn top_level_table(table_kind: PageTableKind) -> Self {
191         return Self::new(
192             VirtAddr::new(0),
193             Arch::table(table_kind),
194             Arch::PAGE_LEVELS - 1,
195         );
196     }
197 
198     /// 获取当前页表的物理地址
199     #[inline(always)]
200     pub fn phys(&self) -> PhysAddr {
201         self.phys
202     }
203 
204     /// 当前页表表示的虚拟地址空间的起始地址
205     #[inline(always)]
206     pub fn base(&self) -> VirtAddr {
207         self.base
208     }
209 
210     /// 获取当前页表的层级
211     #[inline(always)]
212     pub fn level(&self) -> usize {
213         self.level
214     }
215 
216     /// 获取当前页表自身所在的虚拟地址
217     #[inline(always)]
218     pub unsafe fn virt(&self) -> VirtAddr {
219         return Arch::phys_2_virt(self.phys).unwrap();
220     }
221 
222     /// 获取第i个页表项所表示的虚拟内存空间的起始地址
223     pub fn entry_base(&self, i: usize) -> Option<VirtAddr> {
224         if i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM {
225             let shift = self.level * Arch::PAGE_ENTRY_SHIFT + Arch::PAGE_SHIFT;
226             return Some(self.base.add(i << shift));
227         } else {
228             return None;
229         }
230     }
231 
232     /// 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)
233     pub unsafe fn entry_virt(&self, i: usize) -> Option<VirtAddr> {
234         if i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM {
235             return Some(self.virt().add(i * Arch::PAGE_ENTRY_SIZE));
236         } else {
237             return None;
238         }
239     }
240 
241     /// 获取当前页表的第i个页表项
242     pub unsafe fn entry(&self, i: usize) -> Option<PageEntry<Arch>> {
243         let entry_virt = self.entry_virt(i)?;
244         return Some(PageEntry::from_usize(Arch::read::<usize>(entry_virt)));
245     }
246 
247     /// 设置当前页表的第i个页表项
248     pub unsafe fn set_entry(&self, i: usize, entry: PageEntry<Arch>) -> Option<()> {
249         let entry_virt = self.entry_virt(i)?;
250         Arch::write::<usize>(entry_virt, entry.data());
251         return Some(());
252     }
253 
254     /// 判断当前页表的第i个页表项是否已经填写了值
255     ///
256     /// ## 参数
257     /// - Some(true) 如果已经填写了值
258     /// - Some(false) 如果未填写值
259     /// - None 如果i超出了页表项的范围
260     pub fn entry_mapped(&self, i: usize) -> Option<bool> {
261         let etv = unsafe { self.entry_virt(i) }?;
262         if unsafe { Arch::read::<usize>(etv) } != 0 {
263             return Some(true);
264         } else {
265             return Some(false);
266         }
267     }
268 
269     /// 根据虚拟地址,获取对应的页表项在页表中的下标
270     ///
271     /// ## 参数
272     ///
273     /// - addr: 虚拟地址
274     ///
275     /// ## 返回值
276     ///
277     /// 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
278     pub fn index_of(&self, addr: VirtAddr) -> Option<usize> {
279         let addr = VirtAddr::new(addr.data() & Arch::PAGE_ADDRESS_MASK);
280         let shift = self.level * Arch::PAGE_ENTRY_SHIFT + Arch::PAGE_SHIFT;
281 
282         let mask = (MMArch::PAGE_ENTRY_NUM << shift) - 1;
283         if addr < self.base || addr >= self.base.add(mask) {
284             return None;
285         } else {
286             return Some((addr.data() >> shift) & MMArch::PAGE_ENTRY_MASK);
287         }
288     }
289 
290     /// 获取第i个页表项指向的下一级页表
291     pub unsafe fn next_level_table(&self, index: usize) -> Option<Self> {
292         if self.level == 0 {
293             return None;
294         }
295 
296         // 返回下一级页表
297         return Some(PageTable::new(
298             self.entry_base(index)?,
299             self.entry(index)?.address().ok()?,
300             self.level - 1,
301         ));
302     }
303 
304     /// 拷贝页表
305     /// ## 参数
306     ///
307     /// - `allocator`: 物理页框分配器
308     /// - `copy_on_write`: 是否写时复制
309     pub unsafe fn clone(
310         &self,
311         allocator: &mut impl FrameAllocator,
312         copy_on_write: bool,
313     ) -> Option<PageTable<Arch>> {
314         // 分配新页面作为新的页表
315         let phys = allocator.allocate_one()?;
316         let frame = MMArch::phys_2_virt(phys).unwrap();
317         MMArch::write_bytes(frame, 0, MMArch::PAGE_SIZE);
318         let new_table = PageTable::new(self.base, phys, self.level);
319         if self.level == 0 {
320             for i in 0..Arch::PAGE_ENTRY_NUM {
321                 if let Some(mut entry) = self.entry(i) {
322                     if entry.present() {
323                         if copy_on_write {
324                             let mut new_flags = entry.flags().set_write(false);
325                             entry.set_flags(new_flags);
326                             self.set_entry(i, entry);
327                             new_flags = new_flags.set_dirty(false);
328                             entry.set_flags(new_flags);
329                             new_table.set_entry(i, entry);
330                         } else {
331                             let phys = allocator.allocate_one()?;
332                             let mut anon_vma_guard = page_manager_lock_irqsave();
333                             anon_vma_guard.insert(phys, Page::new(false));
334                             let old_phys = entry.address().unwrap();
335                             let frame = MMArch::phys_2_virt(phys).unwrap().data() as *mut u8;
336                             frame.copy_from_nonoverlapping(
337                                 MMArch::phys_2_virt(old_phys).unwrap().data() as *mut u8,
338                                 MMArch::PAGE_SIZE,
339                             );
340                             new_table.set_entry(i, PageEntry::new(phys, entry.flags()));
341                         }
342                     }
343                 }
344             }
345         } else {
346             // 非一级页表拷贝时,对每个页表项对应的页表都进行拷贝
347             for i in 0..MMArch::PAGE_ENTRY_NUM {
348                 if let Some(next_table) = self.next_level_table(i) {
349                     let table = next_table.clone(allocator, copy_on_write)?;
350                     let old_entry = self.entry(i).unwrap();
351                     let entry = PageEntry::new(table.phys(), old_entry.flags());
352                     new_table.set_entry(i, entry);
353                 }
354             }
355         }
356         Some(new_table)
357     }
358 }
359 
360 /// 页表项
361 #[derive(Copy, Clone)]
362 pub struct PageEntry<Arch> {
363     data: usize,
364     phantom: PhantomData<Arch>,
365 }
366 
367 impl<Arch> Debug for PageEntry<Arch> {
368     fn fmt(&self, f: &mut Formatter<'_>) -> Result<(), Error> {
369         f.write_fmt(format_args!("PageEntry({:#x})", self.data))
370     }
371 }
372 
373 impl<Arch: MemoryManagementArch> PageEntry<Arch> {
374     #[inline(always)]
375     pub fn new(paddr: PhysAddr, flags: PageFlags<Arch>) -> Self {
376         Self {
377             data: MMArch::make_entry(paddr, flags.data()),
378             phantom: PhantomData,
379         }
380     }
381     #[inline(always)]
382     pub fn from_usize(data: usize) -> Self {
383         Self {
384             data,
385             phantom: PhantomData,
386         }
387     }
388 
389     #[inline(always)]
390     pub fn data(&self) -> usize {
391         self.data
392     }
393 
394     /// 获取当前页表项指向的物理地址
395     ///
396     /// ## 返回值
397     ///
398     /// - Ok(PhysAddr) 如果当前页面存在于物理内存中, 返回物理地址
399     /// - Err(PhysAddr) 如果当前页表项不存在, 返回物理地址
400     #[inline(always)]
401     pub fn address(&self) -> Result<PhysAddr, PhysAddr> {
402         let paddr: PhysAddr = {
403             #[cfg(target_arch = "x86_64")]
404             {
405                 PhysAddr::new(self.data & Arch::PAGE_ADDRESS_MASK)
406             }
407 
408             #[cfg(target_arch = "riscv64")]
409             {
410                 let ppn = ((self.data & (!((1 << 10) - 1))) >> 10) & ((1 << 54) - 1);
411                 super::allocator::page_frame::PhysPageFrame::from_ppn(ppn).phys_address()
412             }
413         };
414 
415         if self.present() {
416             Ok(paddr)
417         } else {
418             Err(paddr)
419         }
420     }
421 
422     #[inline(always)]
423     pub fn flags(&self) -> PageFlags<Arch> {
424         unsafe { PageFlags::from_data(self.data & Arch::ENTRY_FLAGS_MASK) }
425     }
426 
427     #[inline(always)]
428     pub fn set_flags(&mut self, flags: PageFlags<Arch>) {
429         self.data = (self.data & !Arch::ENTRY_FLAGS_MASK) | flags.data();
430     }
431 
432     #[inline(always)]
433     pub fn present(&self) -> bool {
434         return self.data & Arch::ENTRY_FLAG_PRESENT != 0;
435     }
436 
437     #[inline(always)]
438     pub fn empty(&self) -> bool {
439         self.data & !(Arch::ENTRY_FLAG_DIRTY & Arch::ENTRY_FLAG_ACCESSED) == 0
440     }
441 
442     #[inline(always)]
443     pub fn protnone(&self) -> bool {
444         return self.data & (Arch::ENTRY_FLAG_PRESENT | Arch::ENTRY_FLAG_GLOBAL)
445             == Arch::ENTRY_FLAG_GLOBAL;
446     }
447 
448     #[inline(always)]
449     pub fn write(&self) -> bool {
450         return self.data & Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE != 0;
451     }
452 }
453 
454 /// 页表项的标志位
455 #[derive(Copy, Clone, Hash)]
456 pub struct PageFlags<Arch> {
457     data: usize,
458     phantom: PhantomData<Arch>,
459 }
460 
461 #[allow(dead_code)]
462 impl<Arch: MemoryManagementArch> PageFlags<Arch> {
463     #[inline(always)]
464     pub fn new() -> Self {
465         let mut r = unsafe {
466             Self::from_data(
467                 Arch::ENTRY_FLAG_DEFAULT_PAGE
468                     | Arch::ENTRY_FLAG_READONLY
469                     | Arch::ENTRY_FLAG_NO_EXEC,
470             )
471         };
472 
473         #[cfg(target_arch = "x86_64")]
474         {
475             if crate::arch::mm::X86_64MMArch::is_xd_reserved() {
476                 r = r.set_execute(true);
477             }
478         }
479 
480         return r;
481     }
482 
483     /// 根据ProtFlags生成PageFlags
484     ///
485     /// ## 参数
486     ///
487     /// - prot_flags: 页的保护标志
488     /// - user: 用户空间是否可访问
489     pub fn from_prot_flags(prot_flags: ProtFlags, user: bool) -> PageFlags<Arch> {
490         let flags: PageFlags<Arch> = PageFlags::new()
491             .set_user(user)
492             .set_execute(prot_flags.contains(ProtFlags::PROT_EXEC))
493             .set_write(prot_flags.contains(ProtFlags::PROT_WRITE));
494 
495         return flags;
496     }
497 
498     #[inline(always)]
499     pub fn data(&self) -> usize {
500         self.data
501     }
502 
503     #[inline(always)]
504     pub const unsafe fn from_data(data: usize) -> Self {
505         return Self {
506             data,
507             phantom: PhantomData,
508         };
509     }
510 
511     /// 为新页表的页表项设置默认值
512     ///
513     /// 默认值为:
514     /// - present
515     /// - read only
516     /// - kernel space
517     /// - no exec
518     #[inline(always)]
519     pub fn new_page_table(user: bool) -> Self {
520         return unsafe {
521             let r = {
522                 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
523                 {
524                     Self::from_data(Arch::ENTRY_FLAG_DEFAULT_TABLE | Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE)
525                 }
526 
527                 #[cfg(target_arch = "riscv64")]
528                 {
529                     // riscv64指向下一级页表的页表项,不应设置R/W/X权限位
530                     Self::from_data(Arch::ENTRY_FLAG_DEFAULT_TABLE)
531                 }
532             };
533 
534             #[cfg(target_arch = "x86_64")]
535             {
536                 if user {
537                     r.set_user(true)
538                 } else {
539                     r
540                 }
541             }
542 
543             #[cfg(target_arch = "riscv64")]
544             {
545                 r
546             }
547         };
548     }
549 
550     /// 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。
551     ///
552     /// ## 参数
553     /// - flag 要更新的标志位的值
554     /// - value 如果为true,那么将flag对应的位设置为1,否则设置为0
555     ///
556     /// ## 返回值
557     ///
558     /// 更新后的页表项
559     #[inline(always)]
560     #[must_use]
561     pub fn update_flags(mut self, flag: usize, value: bool) -> Self {
562         if value {
563             self.data |= flag;
564         } else {
565             self.data &= !flag;
566         }
567         return self;
568     }
569 
570     /// 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)
571     #[inline(always)]
572     pub fn has_flag(&self, flag: usize) -> bool {
573         return self.data & flag == flag;
574     }
575 
576     #[inline(always)]
577     pub fn present(&self) -> bool {
578         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_PRESENT);
579     }
580 
581     /// 设置当前页表项的权限
582     ///
583     /// @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
584     #[must_use]
585     #[inline(always)]
586     pub fn set_user(self, value: bool) -> Self {
587         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_USER, value);
588     }
589 
590     /// 用户态是否可以访问当前页表项
591     #[inline(always)]
592     pub fn has_user(&self) -> bool {
593         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_USER);
594     }
595 
596     /// 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
597     ///
598     /// ## 返回值
599     ///
600     /// 更新后的页表项.
601     ///
602     /// **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
603     #[must_use]
604     #[inline(always)]
605     pub fn set_write(self, value: bool) -> Self {
606         #[cfg(target_arch = "x86_64")]
607         {
608             // 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
609             return self
610                 .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_READONLY, !value)
611                 .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE, value);
612         }
613 
614         #[cfg(target_arch = "riscv64")]
615         {
616             if value {
617                 return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE, true);
618             } else {
619                 return self
620                     .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_READONLY, true)
621                     .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_WRITEABLE, false);
622             }
623         }
624     }
625 
626     /// 当前页表项是否可写
627     #[inline(always)]
628     pub fn has_write(&self) -> bool {
629         // 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
630         return self.data & (Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE | Arch::ENTRY_FLAG_READONLY)
631             == Arch::ENTRY_FLAG_READWRITE;
632     }
633 
634     /// 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
635     #[must_use]
636     #[inline(always)]
637     pub fn set_execute(self, mut value: bool) -> Self {
638         #[cfg(target_arch = "x86_64")]
639         {
640             // 如果xd位被保留,那么将可执行性设置为true
641             if crate::arch::mm::X86_64MMArch::is_xd_reserved() {
642                 value = true;
643             }
644         }
645 
646         // 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
647         return self
648             .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_NO_EXEC, !value)
649             .update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_EXEC, value);
650     }
651 
652     /// 当前页表项是否可执行
653     #[inline(always)]
654     pub fn has_execute(&self) -> bool {
655         // 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
656         return self.data & (Arch::ENTRY_FLAG_EXEC | Arch::ENTRY_FLAG_NO_EXEC)
657             == Arch::ENTRY_FLAG_EXEC;
658     }
659 
660     /// 设置当前页表项的缓存策略
661     ///
662     /// ## 参数
663     ///
664     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的缓存策略设置为不缓存。
665     #[inline(always)]
666     pub fn set_page_cache_disable(self, value: bool) -> Self {
667         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_CACHE_DISABLE, value);
668     }
669 
670     /// 获取当前页表项的缓存策略
671     ///
672     /// ## 返回值
673     ///
674     /// 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。
675     #[inline(always)]
676     pub fn has_page_cache_disable(&self) -> bool {
677         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_CACHE_DISABLE);
678     }
679 
680     /// 设置当前页表项的写穿策略
681     ///
682     /// ## 参数
683     ///
684     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的写穿策略设置为写穿。
685     #[inline(always)]
686     pub fn set_page_write_through(self, value: bool) -> Self {
687         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_WRITE_THROUGH, value);
688     }
689 
690     #[inline(always)]
691     pub fn set_page_global(self, value: bool) -> Self {
692         return self.update_flags(MMArch::ENTRY_FLAG_GLOBAL, value);
693     }
694 
695     /// 获取当前页表项的写穿策略
696     ///
697     /// ## 返回值
698     ///
699     /// 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。
700     #[inline(always)]
701     pub fn has_page_write_through(&self) -> bool {
702         return self.has_flag(Arch::ENTRY_FLAG_WRITE_THROUGH);
703     }
704 
705     /// 设置当前页表是否为脏页
706     ///
707     /// ## 参数
708     ///
709     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的写穿策略设置为写穿。
710     #[inline(always)]
711     pub fn set_dirty(self, value: bool) -> Self {
712         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_DIRTY, value);
713     }
714 
715     /// 设置当前页表被访问
716     ///
717     /// ## 参数
718     ///
719     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的访问标志设置为已访问。
720     #[inline(always)]
721     pub fn set_access(self, value: bool) -> Self {
722         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_ACCESSED, value);
723     }
724 
725     /// 设置指向的页是否为大页
726     ///
727     /// ## 参数
728     ///
729     /// - value: 如果为true,那么将当前页表项的访问标志设置为已访问。
730     #[inline(always)]
731     pub fn set_huge_page(self, value: bool) -> Self {
732         return self.update_flags(Arch::ENTRY_FLAG_HUGE_PAGE, value);
733     }
734 
735     /// MMIO内存的页表项标志
736     #[inline(always)]
737     pub fn mmio_flags() -> Self {
738         #[cfg(target_arch = "x86_64")]
739         {
740             Self::new()
741                 .set_user(false)
742                 .set_write(true)
743                 .set_execute(true)
744                 .set_page_cache_disable(true)
745                 .set_page_write_through(true)
746                 .set_page_global(true)
747         }
748 
749         #[cfg(target_arch = "riscv64")]
750         {
751             Self::new()
752                 .set_user(false)
753                 .set_write(true)
754                 .set_execute(true)
755                 .set_page_global(true)
756         }
757     }
758 }
759 
760 impl<Arch: MemoryManagementArch> fmt::Debug for PageFlags<Arch> {
761     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
762         f.debug_struct("PageFlags")
763             .field("bits", &format_args!("{:#0x}", self.data))
764             .field("present", &self.present())
765             .field("has_write", &self.has_write())
766             .field("has_execute", &self.has_execute())
767             .field("has_user", &self.has_user())
768             .finish()
769     }
770 }
771 
772 /// 页表映射器
773 #[derive(Hash)]
774 pub struct PageMapper<Arch, F> {
775     /// 页表类型
776     table_kind: PageTableKind,
777     /// 根页表物理地址
778     table_paddr: PhysAddr,
779     /// 页分配器
780     frame_allocator: F,
781     phantom: PhantomData<fn() -> Arch>,
782 }
783 
784 impl<Arch: MemoryManagementArch, F: FrameAllocator> PageMapper<Arch, F> {
785     /// 创建新的页面映射器
786     ///
787     /// ## 参数
788     /// - table_kind 页表类型
789     /// - table_paddr 根页表物理地址
790     /// - allocator 页分配器
791     ///
792     /// ## 返回值
793     ///
794     /// 页面映射器
795     pub unsafe fn new(table_kind: PageTableKind, table_paddr: PhysAddr, allocator: F) -> Self {
796         return Self {
797             table_kind,
798             table_paddr,
799             frame_allocator: allocator,
800             phantom: PhantomData,
801         };
802     }
803 
804     /// 创建页表,并为这个页表创建页面映射器
805     pub unsafe fn create(table_kind: PageTableKind, mut allocator: F) -> Option<Self> {
806         let table_paddr = allocator.allocate_one()?;
807         // 清空页表
808         let table_vaddr = Arch::phys_2_virt(table_paddr)?;
809         Arch::write_bytes(table_vaddr, 0, Arch::PAGE_SIZE);
810         return Some(Self::new(table_kind, table_paddr, allocator));
811     }
812 
813     /// 获取当前页表的页面映射器
814     #[inline(always)]
815     pub unsafe fn current(table_kind: PageTableKind, allocator: F) -> Self {
816         let table_paddr = Arch::table(table_kind);
817         return Self::new(table_kind, table_paddr, allocator);
818     }
819 
820     /// 判断当前页表分配器所属的页表是否是当前页表
821     #[inline(always)]
822     pub fn is_current(&self) -> bool {
823         return unsafe { self.table().phys() == Arch::table(self.table_kind) };
824     }
825 
826     /// 将当前页表分配器所属的页表设置为当前页表
827     #[inline(always)]
828     pub unsafe fn make_current(&self) {
829         Arch::set_table(self.table_kind, self.table_paddr);
830     }
831 
832     /// 获取当前页表分配器所属的根页表的结构体
833     #[inline(always)]
834     pub fn table(&self) -> PageTable<Arch> {
835         // 由于只能通过new方法创建PageMapper,因此这里假定table_paddr是有效的
836         return unsafe {
837             PageTable::new(VirtAddr::new(0), self.table_paddr, Arch::PAGE_LEVELS - 1)
838         };
839     }
840 
841     /// 获取当前PageMapper所对应的页分配器实例的引用
842     #[inline(always)]
843     #[allow(dead_code)]
844     pub fn allocator_ref(&self) -> &F {
845         return &self.frame_allocator;
846     }
847 
848     /// 获取当前PageMapper所对应的页分配器实例的可变引用
849     #[inline(always)]
850     pub fn allocator_mut(&mut self) -> &mut F {
851         return &mut self.frame_allocator;
852     }
853 
854     /// 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
855     pub unsafe fn map(
856         &mut self,
857         virt: VirtAddr,
858         flags: PageFlags<Arch>,
859     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
860         compiler_fence(Ordering::SeqCst);
861         let phys: PhysAddr = self.frame_allocator.allocate_one()?;
862         compiler_fence(Ordering::SeqCst);
863 
864         unsafe {
865             let vaddr = MMArch::phys_2_virt(phys).unwrap();
866             MMArch::write_bytes(vaddr, 0, MMArch::PAGE_SIZE);
867         }
868 
869         let mut page_manager_guard: SpinLockGuard<'static, PageManager> =
870             page_manager_lock_irqsave();
871         if !page_manager_guard.contains(&phys) {
872             page_manager_guard.insert(phys, Page::new(false))
873         }
874 
875         return self.map_phys(virt, phys, flags);
876     }
877 
878     /// 映射一个物理页到指定的虚拟地址
879     pub unsafe fn map_phys(
880         &mut self,
881         virt: VirtAddr,
882         phys: PhysAddr,
883         flags: PageFlags<Arch>,
884     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
885         // 验证虚拟地址和物理地址是否对齐
886         if !(virt.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE) && phys.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE)) {
887             error!(
888                 "Try to map unaligned page: virt={:?}, phys={:?}",
889                 virt, phys
890             );
891             return None;
892         }
893 
894         let virt = VirtAddr::new(virt.data() & (!Arch::PAGE_NEGATIVE_MASK));
895 
896         // TODO: 验证flags是否合法
897 
898         // 创建页表项
899         let entry = PageEntry::new(phys, flags);
900         let mut table = self.table();
901         loop {
902             let i = table.index_of(virt)?;
903 
904             assert!(i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM);
905             if table.level() == 0 {
906                 compiler_fence(Ordering::SeqCst);
907 
908                 table.set_entry(i, entry);
909                 compiler_fence(Ordering::SeqCst);
910                 return Some(PageFlush::new(virt));
911             } else {
912                 let next_table = table.next_level_table(i);
913                 if let Some(next_table) = next_table {
914                     table = next_table;
915                     // debug!("Mapping {:?} to next level table...", virt);
916                 } else {
917                     // 分配下一级页表
918                     let frame = self.frame_allocator.allocate_one()?;
919 
920                     // 清空这个页帧
921                     MMArch::write_bytes(MMArch::phys_2_virt(frame).unwrap(), 0, MMArch::PAGE_SIZE);
922                     // 设置页表项的flags
923                     let flags: PageFlags<Arch> =
924                         PageFlags::new_page_table(virt.kind() == PageTableKind::User);
925 
926                     // 把新分配的页表映射到当前页表
927                     table.set_entry(i, PageEntry::new(frame, flags));
928 
929                     // 获取新分配的页表
930                     table = table.next_level_table(i)?;
931                 }
932             }
933         }
934     }
935 
936     /// 进行大页映射
937     pub unsafe fn map_huge_page(
938         &mut self,
939         virt: VirtAddr,
940         flags: PageFlags<Arch>,
941     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
942         // 验证虚拟地址是否对齐
943         if !(virt.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE)) {
944             error!("Try to map unaligned page: virt={:?}", virt);
945             return None;
946         }
947 
948         let virt = VirtAddr::new(virt.data() & (!Arch::PAGE_NEGATIVE_MASK));
949 
950         let mut table = self.table();
951         loop {
952             let i = table.index_of(virt)?;
953             assert!(i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM);
954             let next_table = table.next_level_table(i);
955             if let Some(next_table) = next_table {
956                 table = next_table;
957             } else {
958                 break;
959             }
960         }
961 
962         // 支持2M、1G大页,即页表层级为1、2级的页表可以映射大页
963         if table.level == 0 || table.level > 2 {
964             return None;
965         }
966 
967         let (phys, count) = self.frame_allocator.allocate(PageFrameCount::new(
968             Arch::PAGE_ENTRY_NUM.pow(table.level as u32),
969         ))?;
970 
971         MMArch::write_bytes(
972             MMArch::phys_2_virt(phys).unwrap(),
973             0,
974             MMArch::PAGE_SIZE * count.data(),
975         );
976 
977         table.set_entry(
978             table.index_of(virt)?,
979             PageEntry::new(phys, flags.set_huge_page(true)),
980         )?;
981         Some(PageFlush::new(virt))
982     }
983 
984     /// 为虚拟地址分配指定层级的页表
985     /// ## 参数
986     ///
987     /// - `virt`: 虚拟地址
988     /// - `level`: 指定页表层级
989     ///
990     /// ## 返回值
991     /// - Some(PageTable<Arch>): 虚拟地址对应层级的页表
992     /// - None: 对应页表不存在
993     pub unsafe fn allocate_table(
994         &mut self,
995         virt: VirtAddr,
996         level: usize,
997     ) -> Option<PageTable<Arch>> {
998         let table = self.get_table(virt, level + 1)?;
999         let i = table.index_of(virt)?;
1000         let frame = self.frame_allocator.allocate_one()?;
1001 
1002         // 清空这个页帧
1003         MMArch::write_bytes(MMArch::phys_2_virt(frame).unwrap(), 0, MMArch::PAGE_SIZE);
1004 
1005         // 设置页表项的flags
1006         let flags: PageFlags<Arch> = PageFlags::new_page_table(virt.kind() == PageTableKind::User);
1007 
1008         table.set_entry(i, PageEntry::new(frame, flags));
1009         table.next_level_table(i)
1010     }
1011 
1012     /// 获取虚拟地址的指定层级页表
1013     /// ## 参数
1014     ///
1015     /// - `virt`: 虚拟地址
1016     /// - `level`: 指定页表层级
1017     ///
1018     /// ## 返回值
1019     /// - Some(PageTable<Arch>): 虚拟地址对应层级的页表
1020     /// - None: 对应页表不存在
1021     pub fn get_table(&self, virt: VirtAddr, level: usize) -> Option<PageTable<Arch>> {
1022         let mut table = self.table();
1023         if level > Arch::PAGE_LEVELS - 1 {
1024             return None;
1025         }
1026 
1027         unsafe {
1028             loop {
1029                 if table.level == level {
1030                     return Some(table);
1031                 }
1032                 let i = table.index_of(virt)?;
1033                 assert!(i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM);
1034 
1035                 table = table.next_level_table(i)?;
1036             }
1037         }
1038     }
1039 
1040     /// 获取虚拟地址在指定层级页表的PageEntry
1041     /// ## 参数
1042     ///
1043     /// - `virt`: 虚拟地址
1044     /// - `level`: 指定页表层级
1045     ///
1046     /// ## 返回值
1047     /// - Some(PageEntry<Arch>): 虚拟地址在指定层级的页表的有效PageEntry
1048     /// - None: 无对应的有效PageEntry
1049     pub fn get_entry(&self, virt: VirtAddr, level: usize) -> Option<PageEntry<Arch>> {
1050         let table = self.get_table(virt, level)?;
1051         let i = table.index_of(virt)?;
1052         let entry = unsafe { table.entry(i) }?;
1053 
1054         if !entry.empty() {
1055             Some(entry)
1056         } else {
1057             None
1058         }
1059 
1060         // let mut table = self.table();
1061         // if level > Arch::PAGE_LEVELS - 1 {
1062         //     return None;
1063         // }
1064         // unsafe {
1065         //     loop {
1066         //         let i = table.index_of(virt)?;
1067         //         assert!(i < Arch::PAGE_ENTRY_NUM);
1068 
1069         //         if table.level == level {
1070         //             let entry = table.entry(i)?;
1071         //             if !entry.empty() {
1072         //                 return Some(entry);
1073         //             } else {
1074         //                 return None;
1075         //             }
1076         //         }
1077 
1078         //         table = table.next_level_table(i)?;
1079         //     }
1080         // }
1081     }
1082 
1083     /// 拷贝用户空间映射
1084     /// ## 参数
1085     ///
1086     /// - `umapper`: 要拷贝的用户空间
1087     /// - `copy_on_write`: 是否写时复制
1088     pub unsafe fn clone_user_mapping(&mut self, umapper: &mut Self, copy_on_write: bool) {
1089         let old_table = umapper.table();
1090         let new_table = self.table();
1091         let allocator = self.allocator_mut();
1092         // 顶级页表的[0, PAGE_KERNEL_INDEX)项为用户空间映射
1093         for entry_index in 0..Arch::PAGE_KERNEL_INDEX {
1094             if let Some(next_table) = old_table.next_level_table(entry_index) {
1095                 let table = next_table.clone(allocator, copy_on_write).unwrap();
1096                 let old_entry = old_table.entry(entry_index).unwrap();
1097                 let entry = PageEntry::new(table.phys(), old_entry.flags());
1098                 new_table.set_entry(entry_index, entry);
1099             }
1100         }
1101     }
1102 
1103     /// 将物理地址映射到具有线性偏移量的虚拟地址
1104     #[allow(dead_code)]
1105     pub unsafe fn map_linearly(
1106         &mut self,
1107         phys: PhysAddr,
1108         flags: PageFlags<Arch>,
1109     ) -> Option<(VirtAddr, PageFlush<Arch>)> {
1110         let virt: VirtAddr = Arch::phys_2_virt(phys)?;
1111         return self.map_phys(virt, phys, flags).map(|flush| (virt, flush));
1112     }
1113 
1114     /// 修改虚拟地址的页表项的flags,并返回页表项刷新器
1115     ///
1116     /// 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
1117     ///
1118     /// ## 参数
1119     /// - virt 虚拟地址
1120     /// - flags 新的页表项的flags
1121     ///
1122     /// ## 返回值
1123     ///
1124     /// 如果修改成功,返回刷新器,否则返回None
1125     pub unsafe fn remap(
1126         &mut self,
1127         virt: VirtAddr,
1128         flags: PageFlags<Arch>,
1129     ) -> Option<PageFlush<Arch>> {
1130         return self
1131             .visit(virt, |p1, i| {
1132                 let mut entry = p1.entry(i)?;
1133 
1134                 entry.set_flags(flags);
1135                 p1.set_entry(i, entry);
1136                 Some(PageFlush::new(virt))
1137             })
1138             .flatten();
1139     }
1140 
1141     /// 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
1142     ///
1143     /// ## 参数
1144     ///
1145     /// - virt 虚拟地址
1146     ///
1147     /// ## 返回值
1148     ///
1149     /// 如果查找成功,返回物理地址和页表项的flags,否则返回None
1150     pub fn translate(&self, virt: VirtAddr) -> Option<(PhysAddr, PageFlags<Arch>)> {
1151         let entry: PageEntry<Arch> = self.visit(virt, |p1, i| unsafe { p1.entry(i) })??;
1152         let paddr = entry.address().ok()?;
1153         let flags = entry.flags();
1154         return Some((paddr, flags));
1155     }
1156 
1157     /// 取消虚拟地址的映射,释放页面,并返回页表项刷新器
1158     ///
1159     /// 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
1160     ///
1161     /// ## 参数
1162     ///
1163     /// - virt 虚拟地址
1164     /// - unmap_parents 是否在父页表内,取消空闲子页表的映射
1165     ///
1166     /// ## 返回值
1167     /// 如果取消成功,返回刷新器,否则返回None
1168     #[allow(dead_code)]
1169     pub unsafe fn unmap(&mut self, virt: VirtAddr, unmap_parents: bool) -> Option<PageFlush<Arch>> {
1170         let (paddr, _, flusher) = self.unmap_phys(virt, unmap_parents)?;
1171         self.frame_allocator.free_one(paddr);
1172         return Some(flusher);
1173     }
1174 
1175     /// 取消虚拟地址的映射,并返回物理地址和页表项的flags
1176     ///
1177     /// ## 参数
1178     ///
1179     /// - vaddr 虚拟地址
1180     /// - unmap_parents 是否在父页表内,取消空闲子页表的映射
1181     ///
1182     /// ## 返回值
1183     ///
1184     /// 如果取消成功,返回物理地址和页表项的flags,否则返回None
1185     pub unsafe fn unmap_phys(
1186         &mut self,
1187         virt: VirtAddr,
1188         unmap_parents: bool,
1189     ) -> Option<(PhysAddr, PageFlags<Arch>, PageFlush<Arch>)> {
1190         if !virt.check_aligned(Arch::PAGE_SIZE) {
1191             error!("Try to unmap unaligned page: virt={:?}", virt);
1192             return None;
1193         }
1194 
1195         let table = self.table();
1196         return unmap_phys_inner(virt, &table, unmap_parents, self.allocator_mut())
1197             .map(|(paddr, flags)| (paddr, flags, PageFlush::<Arch>::new(virt)));
1198     }
1199 
1200     /// 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
1201     fn visit<T>(
1202         &self,
1203         virt: VirtAddr,
1204         f: impl FnOnce(&mut PageTable<Arch>, usize) -> T,
1205     ) -> Option<T> {
1206         let mut table = self.table();
1207         unsafe {
1208             loop {
1209                 let i = table.index_of(virt)?;
1210                 if table.level() == 0 {
1211                     return Some(f(&mut table, i));
1212                 } else {
1213                     table = table.next_level_table(i)?;
1214                 }
1215             }
1216         }
1217     }
1218 }
1219 
1220 /// 取消页面映射,返回被取消映射的页表项的:【物理地址】和【flags】
1221 ///
1222 /// ## 参数
1223 ///
1224 /// - vaddr 虚拟地址
1225 /// - table 页表
1226 /// - unmap_parents 是否在父页表内,取消空闲子页表的映射
1227 /// - 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)
1228 ///
1229 /// ## 返回值
1230 ///
1231 /// 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
1232 unsafe fn unmap_phys_inner<Arch: MemoryManagementArch>(
1233     vaddr: VirtAddr,
1234     table: &PageTable<Arch>,
1235     unmap_parents: bool,
1236     allocator: &mut impl FrameAllocator,
1237 ) -> Option<(PhysAddr, PageFlags<Arch>)> {
1238     // 获取页表项的索引
1239     let i = table.index_of(vaddr)?;
1240 
1241     // 如果当前是最后一级页表,直接取消页面映射
1242     if table.level() == 0 {
1243         let entry = table.entry(i)?;
1244         table.set_entry(i, PageEntry::from_usize(0));
1245         return Some((entry.address().ok()?, entry.flags()));
1246     }
1247 
1248     let subtable = table.next_level_table(i)?;
1249     // 递归地取消映射
1250     let result = unmap_phys_inner(vaddr, &subtable, unmap_parents, allocator)?;
1251 
1252     // TODO: This is a bad idea for architectures where the kernel mappings are done in the process tables,
1253     // as these mappings may become out of sync
1254     if unmap_parents {
1255         // 如果子页表已经没有映射的页面了,就取消子页表的映射
1256 
1257         // 检查子页表中是否还有映射的页面
1258         let x = (0..Arch::PAGE_ENTRY_NUM)
1259             .map(|k| subtable.entry(k).expect("invalid page entry"))
1260             .any(|e| e.present());
1261         if !x {
1262             // 如果没有,就取消子页表的映射
1263             table.set_entry(i, PageEntry::from_usize(0));
1264             // 释放子页表
1265             allocator.free_one(subtable.phys());
1266         }
1267     }
1268 
1269     return Some(result);
1270 }
1271 
1272 impl<Arch, F: Debug> Debug for PageMapper<Arch, F> {
1273     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1274         f.debug_struct("PageMapper")
1275             .field("table_paddr", &self.table_paddr)
1276             .field("frame_allocator", &self.frame_allocator)
1277             .finish()
1278     }
1279 }
1280 
1281 /// 页表刷新器的trait
1282 pub trait Flusher<Arch: MemoryManagementArch> {
1283     /// 取消对指定的page flusher的刷新
1284     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<Arch>);
1285 }
1286 
1287 /// 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,
1288 /// 否则会造成对页表的更改被忽略,这是不安全的
1289 #[must_use = "The flusher must call the 'flush()', or the changes to page table will be unsafely ignored."]
1290 pub struct PageFlush<Arch: MemoryManagementArch> {
1291     virt: VirtAddr,
1292     phantom: PhantomData<Arch>,
1293 }
1294 
1295 impl<Arch: MemoryManagementArch> PageFlush<Arch> {
1296     pub fn new(virt: VirtAddr) -> Self {
1297         return Self {
1298             virt,
1299             phantom: PhantomData,
1300         };
1301     }
1302 
1303     pub fn flush(self) {
1304         unsafe { Arch::invalidate_page(self.virt) };
1305     }
1306 
1307     /// 忽略掉这个刷新器
1308     pub unsafe fn ignore(self) {
1309         mem::forget(self);
1310     }
1311 }
1312 
1313 impl<Arch: MemoryManagementArch> Drop for PageFlush<Arch> {
1314     fn drop(&mut self) {
1315         unsafe {
1316             MMArch::invalidate_page(self.virt);
1317         }
1318     }
1319 }
1320 
1321 /// 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,
1322 /// 否则会造成对页表的更改被忽略,这是不安全的
1323 #[must_use = "The flusher must call the 'flush()', or the changes to page table will be unsafely ignored."]
1324 pub struct PageFlushAll<Arch: MemoryManagementArch> {
1325     phantom: PhantomData<fn() -> Arch>,
1326 }
1327 
1328 #[allow(dead_code)]
1329 impl<Arch: MemoryManagementArch> PageFlushAll<Arch> {
1330     pub fn new() -> Self {
1331         return Self {
1332             phantom: PhantomData,
1333         };
1334     }
1335 
1336     pub fn flush(self) {
1337         unsafe { Arch::invalidate_all() };
1338     }
1339 
1340     /// 忽略掉这个刷新器
1341     pub unsafe fn ignore(self) {
1342         mem::forget(self);
1343     }
1344 }
1345 
1346 impl<Arch: MemoryManagementArch> Flusher<Arch> for PageFlushAll<Arch> {
1347     /// 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)
1348     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<Arch>) {
1349         unsafe { flush.ignore() };
1350     }
1351 }
1352 
1353 impl<Arch: MemoryManagementArch, T: Flusher<Arch> + ?Sized> Flusher<Arch> for &mut T {
1354     /// 允许一个flusher consume掉另一个flusher
1355     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<Arch>) {
1356         <T as Flusher<Arch>>::consume(self, flush);
1357     }
1358 }
1359 
1360 impl<Arch: MemoryManagementArch> Flusher<Arch> for () {
1361     fn consume(&mut self, _flush: PageFlush<Arch>) {}
1362 }
1363 
1364 impl<Arch: MemoryManagementArch> Drop for PageFlushAll<Arch> {
1365     fn drop(&mut self) {
1366         unsafe {
1367             Arch::invalidate_all();
1368         }
1369     }
1370 }
1371 
1372 /// 未在当前CPU上激活的页表的刷新器
1373 ///
1374 /// 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
1375 ///
1376 /// 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)
1377 #[derive(Debug)]
1378 pub struct InactiveFlusher;
1379 
1380 impl InactiveFlusher {
1381     pub fn new() -> Self {
1382         return Self {};
1383     }
1384 }
1385 
1386 impl Flusher<MMArch> for InactiveFlusher {
1387     fn consume(&mut self, flush: PageFlush<MMArch>) {
1388         unsafe {
1389             flush.ignore();
1390         }
1391     }
1392 }
1393 
1394 impl Drop for InactiveFlusher {
1395     fn drop(&mut self) {
1396         // 发送刷新页表的IPI
1397         send_ipi(IpiKind::FlushTLB, IpiTarget::Other);
1398     }
1399 }
1400 
1401 /// # 把一个地址向下对齐到页大小
1402 pub fn round_down_to_page_size(addr: usize) -> usize {
1403     addr & !(MMArch::PAGE_SIZE - 1)
1404 }
1405 
1406 /// # 把一个地址向上对齐到页大小
1407 pub fn round_up_to_page_size(addr: usize) -> usize {
1408     round_down_to_page_size(addr + MMArch::PAGE_SIZE - 1)
1409 }
1410