/** linux/mm/memory.c** (C) 1991 Linus Torvalds*//** demand-loading started 01.12.91 - seems it is high on the list of* things wanted, and it should be easy to implement. - Linus*//** 需求加載是從01.12.91 開始編寫的 - 在程序編制表中是呼是最重要的程序，* 并且應該是很容易編制的 - linus*//** Ok, demand-loading was easy, shared pages a little bit tricker. Shared* pages started 02.12.91, seems to work. - Linus.** Tested sharing by executing about 30 /bin/sh: under the old kernel it* would have taken more than the 6M I have free, but it worked well as* far as I could see.** Also corrected some "invalidate()"s - I wasn't doing enough of them.*//** OK，需求加載是比較容易編寫的，而共享頁面卻需要有點技巧。共享頁面程序是* 02.12.91 開始編寫的，好象能夠工作 - Linus。** 通過執行大約30 個/bin/sh 對共享操作進行了測試：在老內核當中需要占用多于* 6M 的內存，而目前卻不用。現在看來工作得很好。** 對"invalidate()"函數也進行了修正 - 在這方面我還做的不夠。*/#include <signal.h>		// 信號頭文件。定義信號符號常量，信號結構以及信號操作函數原型。#include <asm/system.h>		// 系統頭文件。定義了設置或修改描述符/中斷門等的嵌入式匯編宏。#include <linux/sched.h>	// 調度程序頭文件，定義了任務結構task_struct、初始任務0 的數據，// 還有一些有關描述符參數設置和獲取的嵌入式匯編函數宏語句。#include <linux/head.h>		// head 頭文件，定義了段描述符的簡單結構，和幾個選擇符常量。#include <linux/kernel.h>	// 內核頭文件。含有一些內核常用函數的原形定義。volatile void do_exit (long code);	// 進程退出處理函數，在kernel/exit.c，102 行。//// 顯示內存已用完出錯信息，并退出。static inline volatile voidoom (void){  printk ("out of memory\n\r");  do_exit (SIGSEGV);		// do_exit()應該使用退出代碼，這里用了信號值SIGSEGV(11)}				// 相同值的出錯碼含義是“資源暫時不可用”，正好同義。// 刷新頁變換高速緩沖宏函數。// 為了提高地址轉換的效率，CPU 將最近使用的頁表數據存放在芯片中高速緩沖中。在修改過頁表// 信息之后，就需要刷新該緩沖區。這里使用重新加載頁目錄基址寄存器cr3 的方法來進行刷新。// 下面eax = 0，是頁目錄的基址。#define invalidate() \__asm__( "movl %%eax,%%cr3":: "a" (0))/* these are not to be changed without changing head.s etc *//* 下面定義若需要改動，則需要與head.s 等文件中的相關信息一起改變 */// linux 0.11 內核默認支持的最大內存容量是16M，可以修改這些定義以適合更多的內存。#define LOW_MEM 0x100000	// 內存低端（1MB）。#define PAGING_MEMORY (15*1024*1024)	// 分頁內存15MB。主內存區最多15M。#define PAGING_PAGES (PAGING_MEMORY>>12)	// 分頁后的物理內存頁數。#define MAP_NR(addr) (((addr)-LOW_MEM)>>12)	// 指定內存地址映射為頁號。#define USED 100		// 頁面被占用標志，參見405 行。// CODE_SPACE(addr) ((((addr)+0xfff)&~0xfff) < current->start_code + current->end_code)。// 該宏用于判斷給定地址是否位于當前進程的代碼段中，參見252 行。#define CODE_SPACE(addr) ((((addr)+4095)&~4095) < \current->start_code + current->end_code)static long HIGH_MEMORY = 0;	// 全局變量，存放實際物理內存最高端地址。// 復制1 頁內存（4K 字節）。#define copy_page(from,to) \__asm__( "cld ; rep ; movsl":: "S" (from), "D" (to), "c" (1024): "cx", "di", "si")// 內存映射字節圖(1 字節代表1 頁內存)，每個頁面對應的字節用于標志頁面當前被引用（占用）次數。static unsigned char mem_map[PAGING_PAGES] = { 0, };/** Get physical address of first (actually last :-) free page, and mark it* used. If no free pages left, return 0.*//** 獲取首個(實際上是最后1 個:-)空閑頁面，并標記為已使用。如果沒有空閑頁面，* 就返回0。*///// 取空閑頁面。如果已經沒有可用內存了，則返回0。// 輸入：%1(ax=0) - 0；%2(LOW_MEM)；%3(cx=PAGING PAGES)；%4(edi=mem_map+PAGING_PAGES-1)。// 輸出：返回%0(ax=頁面起始地址)。// 上面%4 寄存器實際指向mem_map[]內存字節圖的最后一個字節。本函數從字節圖末端開始向前掃描// 所有頁面標志（頁面總數為PAGING_PAGES），若有頁面空閑（其內存映像字節為0）則返回頁面地址。// 注意！本函數只是指出在主內存區的一頁空閑頁面，但并沒有映射到某個進程的線性地址去。后面// 的put_page()函數就是用來作映射的。unsigned longget_free_page (void){  register unsigned long __res asm ("ax");  __asm__ ("std ; repne ; scasb\n\t"	// 方向位置位，將al(0)與對應每個頁面的(di)內容比較，	   "jne 1f\n\t"		// 如果沒有等于0 的字節，則跳轉結束（返回0）。	   "movb $1,1(%%edi)\n\t"	// 將對應頁面的內存映像位置1。	   "sall $12,%%ecx\n\t"	// 頁面數*4K = 相對頁面起始地址。	   "addl %2,%%ecx\n\t"	// 再加上低端內存地址，即獲得頁面實際物理起始地址。	   "movl %%ecx,%%edx\n\t"	// 將頁面實際起始地址??edx 寄存器。	   "movl $1024,%%ecx\n\t"	// 寄存器ecx 置計數值1024。	   "leal 4092(%%edx),%%edi\n\t"	// 將4092+edx 的位置??edi(該頁面的末端)。	   "rep ; stosl\n\t"	// 將edi 所指內存清零（反方向，也即將該頁面清零）。	   "movl %%edx,%%eax\n"	// 將頁面起始地址??eax（返回值）。"1:": "=a" (__res): "" (0), "i" (LOW_MEM), "c" (PAGING_PAGES), "D" (mem_map + PAGING_PAGES - 1):"di", "cx",	   "dx");  return __res;			// 返回空閑頁面地址（如果無空閑也則返回0）。}/** Free a page of memory at physical address 'addr'. Used by* 'free_page_tables()'*//** 釋放物理地址'addr'開始的一頁內存。用于函數'free_page_tables()'。*///// 釋放物理地址addr 開始的一頁面內存。// 1MB 以下的內存空間用于內核程序和緩沖，不作為分配頁面的內存空間。voidfree_page (unsigned long addr){  if (addr < LOW_MEM)    return;			// 如果物理地址addr 小于內存低端（1MB），則返回。  if (addr >= HIGH_MEMORY)	// 如果物理地址addr>=內存最高端，則顯示出錯信息。    panic ("trying to free nonexistent page");  addr -= LOW_MEM;		// 物理地址減去低端內存位置，再除以4KB，得頁面號。  addr >>= 12;  if (mem_map[addr]--)    return;			// 如果對應內存頁面映射字節不等于0，則減1 返回。  mem_map[addr] = 0;		// 否則置對應頁面映射字節為0，并顯示出錯信息，死機。  panic ("trying to free free page");}/** This function frees a continuos block of page tables, as needed* by 'exit()'. As does copy_page_tables(), this handles only 4Mb blocks.*//** 下面函數釋放頁表連續的內存塊，'exit()'需要該函數。與copy_page_tables()* 類似，該函數僅處理4Mb 的內存塊。*///// 根據指定的線性地址和限長（頁表個數），釋放對應內存頁表所指定的內存塊并置表項空閑。// 頁目錄位于物理地址0 開始處，共1024 項，占4K 字節。每個目錄項指定一個頁表。// 頁表從物理地址0x1000 處開始（緊接著目錄空間），每個頁表有1024 項，也占4K 內存。// 每個頁表項對應一頁物理內存（4K）。目錄項和頁表項的大小均為4 個字節。// 參數：from - 起始基地址；size - 釋放的長度。intfree_page_tables (unsigned long from, unsigned long size){  unsigned long *pg_table;  unsigned long *dir, nr;  if (from & 0x3fffff)		// 要釋放內存塊的地址需以4M 為邊界。    panic ("free_page_tables called with wrong alignment");  if (!from)			// 出錯，試圖釋放內核和緩沖所占空間。    panic ("Trying to free up swapper memory space");// 計算所占頁目錄項數(4M 的進位整數倍)，也即所占頁表數。  size = (size + 0x3fffff) >> 22;// 下面一句計算起始目錄項。對應的目錄項號=from>>22，因每項占4 字節，并且由于頁目錄是從// 物理地址0 開始，因此實際的目錄項指針=目錄項號<<2，也即(from>>20)。與上0xffc 確保// 目錄項指針范圍有效。  dir = (unsigned long *) ((from >> 20) & 0xffc);	/* _pg_dir = 0 */  for (; size-- > 0; dir++)    {				// size 現在是需要被釋放內存的目錄項數。      if (!(1 & *dir))		// 如果該目錄項無效(P 位=0)，則繼續。	continue;		// 目錄項的位0(P 位)表示對應頁表是否存在。      pg_table = (unsigned long *) (0xfffff000 & *dir);	// 取目錄項中頁表地址。      for (nr = 0; nr < 1024; nr++)	{			// 每個頁表有1024 個頁項。	  if (1 & *pg_table)	// 若該頁表項有效(P 位=1)，則釋放對應內存頁。	    free_page (0xfffff000 & *pg_table);	  *pg_table = 0;	// 該頁表項內容清零。	  pg_table++;		// 指向頁表中下一項。	}      free_page (0xfffff000 & *dir);	// 釋放該頁表所占內存頁面。但由于頁表在// 物理地址1M 以內，所以這句什么都不做。      *dir = 0;			// 對相應頁表的目錄項清零。    }  invalidate ();		// 刷新頁變換高速緩沖。  return 0;}/** Well, here is one of the most complicated functions in mm. It* copies a range of linerar addresses by copying only the pages.* Let's hope this is bug-free, 'cause this one I don't want to debug :-)** Note! We don't copy just any chunks of memory - addresses have to* be divisible by 4Mb (one page-directory entry), as this makes the* function easier. It's used only by fork anyway.** NOTE 2!! When from==0 we are copying kernel space for the first* fork(). Then we DONT want to copy a full page-directory entry, as* that would lead to some serious memory waste - we just copy the* first 160 pages - 640kB. Even that is more than we need, but it* doesn't take any more memory - we don't copy-on-write in the low* 1 Mb-range, so the pages can be shared with the kernel. Thus the* special case for nr=xxxx.*//** 好了，下面是內存管理mm 中最為復雜的程序之一。它通過只復制內存頁面* 來拷貝一定范圍內線性地址中的內容。希望代碼中沒有錯誤，因為我不想* 再調試這塊代碼了?。** 注意！我們并不是僅復制任何內存塊 - 內存塊的地址需要是4Mb 的倍數（正好* 一個頁目錄項對應的內存大小），因為這樣處理可使函數很簡單。不管怎樣，* 它僅被fork()使用（fork.c 第56 行）。** 注意2！！當from==0 時，是在為第一次fork()調用復制內核空間。此時我們* 不想復制整個頁目錄項對應的內存，因為這樣做會導致內存嚴重的浪費 - 我們* 只復制頭160 個頁面 - 對應640kB。即使是復制這些頁面也已經超出我們的需求，* 但這不會占用更多的內存 - 在低1Mb 內存范圍內我們不執行寫時復制操作，所以