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[xv6 學習紀錄 08-2] kalloc 相關程式碼解析
kernel/kalloc.c data structure kmem 與 fun kmem 負責紀錄可使用的 pages，這些 pages 用一個 linked list 做紀錄 struct run { struct run *next; }; struct { struct spinlock lock; struct run *freelist; } kmem; 這個 Linked list run 是一個裡面就只有一個值，指向下一個可用的 page 的 address kalloc() 與 kfree() // Allocate one 4096-byte page of physical memory. // Returns a pointer that the kernel can use. // Returns 0 if the memory cannot be allocated. void * kalloc(void) { struct run *r; acquire(&kmem.lock); r = kmem.freelist; if(r) kmem.freelist = r->next; release(&kmem.lock); if(r) memset((char*)r, 5, PGSIZE); // fill with junk return (void*)r; } kalloc() 中，回傳 freelist 的 head，新的 head 變成 freelist->next Returns 0 if the memory cannot be allocated. 之所以這會成立，是因為在最一開始最一開始的時候，struct run *freelist; 被初始成 null (0)，kinit() 之前的這個唯一的 freelist 最後會變成 linked list 的結尾，這也是 kalloc() 之所以把記憶體用光之後會回傳 0 的原因 // Free the page of physical memory pointed at by pa, // which normally should have been returned by a // call to kalloc(). (The exception is when // initializing the allocator; see kinit above.) void kfree(void *pa) { struct run *r; if(((uint64)pa % PGSIZE) != 0 || (char*)pa < end || (uint64)pa >= PHYSTOP) panic("kfree"); // Fill with junk to catch dangling refs. memset(pa, 1, PGSIZE); r = (struct run*)pa; acquire(&kmem.lock); r->next = kmem.freelist; kmem.freelist = r; release(&kmem.lock); } pa 必須是一個 page 的開頭 kfree() 把這個不要的 pa 放到 freelist 的開頭 freelist 的初始化過程 kernel/main.c void main() { if(cpuid() == 0){ consoleinit(); printfinit(); printf("\n"); printf("xv6 kernel is booting\n"); printf("\n"); kinit(); // physical page allocator <- 這裡進入 kalloc.c kvminit(); // create kernel page table kvminithart(); // turn on paging procinit(); // process table trapinit(); // trap vectors trapinithart(); // install kernel trap vector plicinit(); // set up interrupt controller plicinithart(); // ask PLIC for device interrupts binit(); // buffer cache iinit(); // inode table fileinit(); // file table virtio_disk_init(); // emulated hard disk userinit(); // first user process __sync_synchronize(); started = 1; } else { while(started == 0) ; __sync_synchronize(); printf("hart %d starting\n", cpuid()); kvminithart(); // turn on paging trapinithart(); // install kernel trap vector plicinithart(); // ask PLIC for device interrupts } scheduler(); } kernel/kalloc.c: kinit() void kinit() { initlock(&kmem.lock, "kmem"); freerange(end, (void*)PHYSTOP); } 初始 kmem.lock 使用 freerange() 把可用的 page 都放到 freelist 中 kernel/kalloc.c: freerange() void freerange(void *pa_start, void *pa_end) { char *p; p = (char*)PGROUNDUP((uint64)pa_start); for(; p + PGSIZE <= (char*)pa_end; p += PGSIZE) kfree(p); } 這裡使用先前提到的 kfree() 一次一次的把可用 page 放到 freelist 的前方