拷贝可用内存区信息

来源：互联网发布：mac摔了下屏幕不亮编辑：程序博客网时间：2024/05/23 01:12

5.2.1 拷贝可用内存区信息

首先setup_arch第一步要做的就是保存arch/x86/kernel/head_32.S初始化的new_cpu_data数据到boot_cpu_data中。new_cpu_data主要是保存CPU的相关信息，在哪儿初始化的？还记得我们在arch/x86/kernel/head_32.S中忽略过的checkCPUtype吗？就在那里，感兴趣的同学可以去探究一下。

784行，setup_memory_map()函数，进入start_kernel内核初始化函数中第一个内存管理函数就是由它来实现。

1204 void __init setup_memory_map(void)

1205 {

1206 char *who;

1207

1208 who = x86_init.resources.memory_setup();

1209 memcpy(&e820_saved, &e820, sizeof(struct e820map));

1210 printk(KERN_INFO "BIOS-provided physical RAM map:/n");

1211 e820_print_map(who);

1212 }

setup_memory_map()最终调用x86_init.resources.memory_setup()实现对e820内存图的优化，并根据boot_params中 e820_map字段的值来设置全局变量e820的值。这个全局变量是一个e820map结构：

struct e820map {

__u32 nr_map;

struct e820entry map[E820_X_MAX];

};

还记得吗？我们在执行实模式下代码main函数的时候调用了一个detect_memory_e820()函数，当时该函数通过BIOS服务程序int 0x15获得系统启动后的所有可用空间，共有boot_params.e820_entries个可用空间，每块空间作为boot_params.e820_map[]数组的元素，存放着他们的起始地址、大小和元素。

这里说个题外话，探测一个PC机内存的最好方法是就是通过调用INT 0x15,eax = 0xe820来实现。这个功能在2002年以后被所有PC机所使用,这是唯一能够探测超过4G大小内存的方案，当然，这个方法也可以被认为是内存的最终检测方法。实际上，这个函数返回一个非排序列表，这个列表包含了那些没有使用的项，并且可能返回存在覆盖的区域。在linux中每个列表项被存放在ES:EDI指定的内存区域中。每个项均有一定的格式：即2个8字节字段，一个2字节字段。我们前面看见了，对于内存探测的实现由函数detect_memory_e820来实现的，在这个函数中，使用了一个do...while()循环来实现，并将所探测的内容写入boot_params.e820_map数组中。

那么，x86_init.resources.memory_setup()是个什么函数呢？在arch/x86/kernel/x86_init.c的32行，我们看到又有一个__initdata的定义：

32struct x86_init_ops x86_init __initdata = {

34 .resources = {

35 .probe_roms = x86_init_noop,

36 .reserve_resources = reserve_standard_io_resources,

37 .memory_setup = default_machine_specific_memory_setup,

38 },

40 .mpparse = {

41 .mpc_record = x86_init_uint_noop,

42 .setup_ioapic_ids = x86_init_noop,

43 .mpc_apic_id = default_mpc_apic_id,

44 .smp_read_mpc_oem = default_smp_read_mpc_oem,

45 .mpc_oem_bus_info = default_mpc_oem_bus_info,

46 .find_smp_config = default_find_smp_config,

47 .get_smp_config = default_get_smp_config,

48 },

50 .irqs = {

51 .pre_vector_init = init_ISA_irqs,

52 .intr_init = native_init_IRQ,

53 .trap_init = x86_init_noop,

54 },

56 .oem = {

57 .arch_setup = x86_init_noop,

58 .banner = default_banner,

59 },

61 .paging = {

62 .pagetable_setup_start = native_pagetable_setup_start,

63 .pagetable_setup_done = native_pagetable_setup_done,

64 },

66 .timers = {

67 .setup_percpu_clockev = setup_boot_APIC_clock,

68 .tsc_pre_init = x86_init_noop,

69 .timer_init = hpet_time_init,

70 },

72 .iommu = {

73 .iommu_init = iommu_init_noop,

74 },

76 .pci = {

77 .init = x86_default_pci_init,

78 .init_irq = x86_default_pci_init_irq,

79 .fixup_irqs = x86_default_pci_fixup_irqs,

80 },

81};

这里，跟其他__initdata数据一样，在编译的时候就存放在init数据区了。那么x86_init.resources.memory_setup也就是37行的那个default_machine_specific_memory_setup函数了。所以我们看到这个函数：

1166char *__init default_machine_specific_memory_setup(void)

1167{

1168 char *who = "BIOS-e820";

1169 u32 new_nr;

1170 /*

1171 * Try to copy the BIOS-supplied E820-map.

1172 *

1173 * Otherwise fake a memory map; one section from 0k->640k,

1174 * the next section from 1mb->appropriate_mem_k

1175 */

1176 new_nr = boot_params.e820_entries;

1177 sanitize_e820_map(boot_params.e820_map,

1178 ARRAY_SIZE(boot_params.e820_map),

1179 &new_nr);

1180 boot_params.e820_entries = new_nr;

1181 if (append_e820_map(boot_params.e820_map, boot_params.e820_entries)

1182 < 0) {

1183 u64 mem_size;

1184

1185 /* compare results from other methods and take the greater */

1186 if (boot_params.alt_mem_k

1187 < boot_params.screen_info.ext_mem_k) {

1188 mem_size = boot_params.screen_info.ext_mem_k;

1189 who = "BIOS-88";

1190 } else {

1191 mem_size = boot_params.alt_mem_k;

1192 who = "BIOS-e801";

1193 }

1194

1195 e820.nr_map = 0;

1196 e820_add_region(0, LOWMEMSIZE(), E820_RAM);

1197 e820_add_region(HIGH_MEMORY, mem_size << 10, E820_RAM);

1198 }

1199

1200 /* In case someone cares... */

1201 return who;

1202}

首先1177行为所有可用内存区空间进行“消毒”。至于sanitize“消毒”算法，有兴趣的同学，特别是对信息安全感兴趣的同学可以去研究一下。最重点的是1181行调用append_e820_map函数，将boot_params.e820_map[]数组中所有的内存区物理信息拷贝到全局数据e820中，最终返回"BIOS-e820"字符串，赋给setup_memory_map()函数中的内部变量who。

之后setup_memory_map函数将e820的数据保存到e820_saved中，相当于备份。最后调用e820_print_map打印出内存分布图，注意这里，e820.nr_map就是可以的内存区的数量：

151void __init e820_print_map(char *who)

152{

153 int i;

154

155 for (i = 0; i < e820.nr_map; i++) {

156 printk(KERN_INFO " %s: %016Lx - %016Lx ", who,

157 (unsigned long long) e820.map[i].addr,

158 (unsigned long long)

159 (e820.map[i].addr + e820.map[i].size));

160 e820_print_type(e820.map[i].type);

161 printk(KERN_CONT "/n");

162 }

163}

793~796行，调用系统编译生成的数据来初始化init_mm的start_code、end_code、end_data以及.brk等字段；同时也初始化code_resource的start、end字段和data_resource的start、end字段以及bss_resource的start、end字段。这个init_mm还记得吗？初始化0号进程的时候，它的task_struct的active_mm就被赋成了这个。它是一个mm_struct结构，在编译vmlinux的时候就只给他初始化了一下字段：

struct mm_struct init_mm = {

.mm_rb = RB_ROOT,

.pgd = swapper_pg_dir,

.mm_users = ATOMIC_INIT(2),

.mm_count = ATOMIC_INIT(1),

.mmap_sem = __RWSEM_INITIALIZER(init_mm.mmap_sem),

.page_table_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(init_mm.page_table_lock),

.mmlist = LIST_HEAD_INIT(init_mm.mmlist),

.cpu_vm_mask = CPU_MASK_ALL,

};

这里初始化它的start_code、end_code、end_data以及.brk等字段分别为_text、_etext、_edata和_brk_end，是一步极其重要的过程，表明了当前0号进程进程的虚拟内存技术就可以用了。至于后面那几个resource，通过870~872行代码将其作为一个IO resource保存起来，有关IO端口的相关知识，请查阅博客“Linux I/O体系结构”。