自從進(jìn)入安全模式之后，CPU的尋址能力從1M一下子擴(kuò)展到4G，物理地址＝段基址（CS）*16＋偏移地址（IP）的日子一去不復(fù)返了；可以想象，從這個(gè)時(shí)候的內(nèi)存的初始化也就成為一個(gè)關(guān)鍵步驟。那么、內(nèi)核究竟是怎么做的呢？
下面的代碼就是這個(gè)時(shí)候內(nèi)核代碼，
.
#define RAMDISK 32 /*這個(gè)定義是我特意加上去的，原代碼中無此定義*/
#define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC)
#define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080)
.
void main (void)
{
ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;
drive_info = DRIVE_INFO;
memory_end = (1 << 20) + (EXT_MEM_K << 10);
memory_end &= 0xfffff000;
if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)
memory_end = 16 * 1024 * 1024;
if (memory_end > 12 * 1024 * 1024)
buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024;
else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024)
buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024;
else
buffer_memory_end = 1 * 1024 * 1024;
main_memory_start = buffer_memory_end;
#ifdef RAMDISK
main_memory_start += rd_init(main_memory_start, RAMDISK * 1024);
#endif
mem_init (main_memory_start, memory_end);
.
它完成了內(nèi)存的分頁、分配工作。其中調(diào)用了其他的代碼，且看他是如何工作的：
ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV; /* #define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC) */
drive_info = DRIVE_INFO; /* (*(struct drive_info *)0x90080) */
他們的意思非常想近
0x901FC 和 0x90080 所在地址開始長度unsigned short與struct drive_info長度的內(nèi)存空間內(nèi)容，已在前面在系統(tǒng)引導(dǎo)代碼/boot/setup.s 中已做了設(shè)置
具體是:
0x90080地址開始存放的是兩個(gè)硬盤參數(shù)表，0x90080~0x9008f放了第一個(gè)硬盤的參數(shù)；0x90090~0x9009f存放了第二個(gè)硬盤的參數(shù)表，具體代碼
!第一個(gè)硬盤
mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[4*0x41] ! 取中斷向量0x41 的值，也即hd0 參數(shù)表的地址 ds:si
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov di,#0x0080 ! 傳輸?shù)哪康牡刂? 0x9000:0x0080 = es:di
mov cx,#0x10 ! 循環(huán)0x10次沒次一個(gè)字節(jié)，共傳輸0x10 字節(jié)。
rep
movsb
!第二個(gè)硬盤
mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[4*0x46] ! 取中斷向量0x46 的值，也即hd1 參數(shù)表的地址=ds:si
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov di,#0x0090 ! 傳輸?shù)哪康牡刂? 0x9000:0x0090 = es:di
mov cx,#0x10
rep
movsb
#define EXT_MEM_K (*(unsigned short *)0x90002)
其中0x90002的內(nèi)容也是在Setup.s設(shè)置好的
! Get memory size (extended mem, kB) ! 下面3 句取擴(kuò)展內(nèi)存的大小值（KB）。
! 是調(diào)用中斷0x15，功能號(hào)ah = 0x88
! 返回：ax = 從0x100000（1M）處開始的擴(kuò)展內(nèi)存大小(KB)。
! 若出錯(cuò)則CF 置位，ax = 出錯(cuò)碼。
mov ah,#0x88
int 0x15
mov [2],ax ! 將擴(kuò)展內(nèi)存數(shù)值存在0x90002 處（1 個(gè)字）。
具體實(shí)現(xiàn)還得參考一下setup.s在此處的上下文，由于這并非該文重點(diǎn)就講到說到這里，其實(shí)大家在這只需要知道，EXT_MEM_K是當(dāng)前物理內(nèi)存的1M以后的擴(kuò)展內(nèi)存就可以了。
（如果你對(duì)(*(unsigned short *)0x90002) 不了解什么意思 那么請(qǐng)參考前一篇指針文章。）
memory_end = (1 << 20) + (EXT_MEM_K << 10); /*后面會(huì)看到內(nèi)核的將占用1M的空間*/
可以知道 memory_end = 1024(K) + EXT_MEM_K(K) /*注意單位*/
memory_end &= 0xfffff000; /*因?yàn)橐院蟮牟僮鞫际菍?duì)整的4空間當(dāng)一個(gè)整體進(jìn)行的*/
忽略小于等于4K大小的內(nèi)存，也就是說經(jīng)過這個(gè)設(shè)置，linux內(nèi)存的每一頁大小為4K。
也許有人搞不清楚4K怎么算得？
上面將memory_end（以二進(jìn)制方式）底上的12位(0xfff)全設(shè)0，2的12次方bits恰好是4K。
if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)
memory_end = 16 * 1024 * 1024;
這里設(shè)置內(nèi)存大大小最終不超過16M
也許有的人會(huì)怎么想：不是說總內(nèi)存可以用到4G嗎？這里怎么~~~，且看下面
if (memory_end > 12 * 1024 * 1024) /*如果內(nèi)存>12Mb，則設(shè)置緩沖區(qū)末端=4Mb*/
buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024;
else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024) /* 否則如果內(nèi)存>6Mb，則設(shè)置緩沖區(qū)末端=2Mb*/
buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024;
else
buffer_memory_end = 1 * 1024 * 1024; /* 緩沖區(qū)地址不小于1M*/
接下來根據(jù)memory_end的大小設(shè)置緩沖區(qū)大小，根據(jù)前面情況如果內(nèi)存比較到那么緩沖區(qū)就搞大點(diǎn)，小的話就只能省點(diǎn)用了。
main_memory_start = buffer_memory_end;
將主內(nèi)存起始地址 = 緩沖區(qū)的結(jié)束地址
#ifdef RAMDISK /* 如果定義了虛擬盤，則主內(nèi)存將減少。*/
main_memory_start += rd_init (main_memory_start, RAMDISK * 1024);
#endif
這個(gè)時(shí)候還要看看有沒有分配虛擬盤，我在最前面的代碼加了一個(gè)define在這里得到發(fā)揮作用了。
前面對(duì) rd_init這個(gè)函數(shù)做了如下定義 extern long rd_init (long mem_start, int length);
它的作用是：虛擬盤初始化，該函數(shù)在“kernel/blk_drv/ramdisk.c”中實(shí)現(xiàn)
/**//* 返回內(nèi)存虛擬盤ramdisk 所需的內(nèi)存量 */
long
rd_init (long mem_start, int length)
{
int i;
char *cp;
blk_dev[MAJOR_NR].request_fn = DEVICE_REQUEST;
rd_start = (char *) mem_start;
rd_length = length;
cp = rd_start;
for (i = 0; i < length; i++)
*cp++ = '\0';/**//*ramdisk內(nèi)存空間初始化全為'\0'(null)*/
return (length);
}
可以在該目錄下的 blk.h 中找到如下信息
#define NR_BLK_DEV 7 / 塊設(shè)備的數(shù)量。*/
extern struct blk_dev_struct blk_dev[NR_BLK_DEV]; /* 塊設(shè)備數(shù)組，每種塊設(shè)備占用一項(xiàng)。*/
/* 塊設(shè)備結(jié)構(gòu)。*/
struct blk_dev_struct
{
void (*request_fn) (void); /* 請(qǐng)求操作的函數(shù)指針。*/
struct request *current_request; /* 請(qǐng)求信息結(jié)構(gòu)。*/
};
那么這個(gè)地方的函數(shù)指針指向誰呢？
#define DEVICE_REQUEST do_fd_request /* 設(shè)備請(qǐng)求函數(shù)do_fd_request()。*/
那do_fd_request函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在什么地方呢？
它在/blk_dev/Ramdisk.c中
/**//* 執(zhí)行虛擬盤(ramdisk)讀寫操作。程序結(jié)構(gòu)與do_hd_request()類似(kernel/blk_drv/hd.c,294)。*/
void
do_rd_request (void)
{
int len;
char *addr;
INIT_REQUEST; /**//* 檢測請(qǐng)求的合法性(參見kernel/blk_drv/blk.h,127)。*/
/**//* 下面語句取得ramdisk 的起始扇區(qū)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存起始位置和內(nèi)存長度。*/
/**//* 其中sector << 9 表示sector * 512，CURRENT 定義為(blk_dev[MAJOR_NR].current_request)。*/
addr = rd_start + (CURRENT->sector << 9);
len = CURRENT->nr_sectors << 9;
/**//* 如果子設(shè)備號(hào)不為1 或者對(duì)應(yīng)內(nèi)存起始位置>虛擬盤末尾，則結(jié)束該請(qǐng)求，并跳轉(zhuǎn)到repeat 處*/
/**//* （定義在28 行的INIT_REQUEST 內(nèi)開始處）。*/
if ((MINOR (CURRENT->dev) != 1) || (addr + len > rd_start + rd_length))
{
end_request (0);
goto repeat;
}
/**//* 如果是寫命令(WRITE)，則將請(qǐng)求項(xiàng)中緩沖區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到addr 處，長度為len 字節(jié)。*/
if (CURRENT->cmd == WRITE)
{
(void) memcpy (addr, CURRENT->buffer, len);
/**//* 如果是讀命令(READ)，則將addr 開始的內(nèi)容復(fù)制到請(qǐng)求項(xiàng)中緩沖區(qū)中，長度為len 字節(jié)。*/
}
else if (CURRENT->cmd == READ)
{
(void) memcpy (CURRENT->buffer, addr, len);
/**//* 否則顯示命令不存在，死機(jī)。*/
}
else
panic ("unknown ramdisk-command");
/**//* 請(qǐng)求項(xiàng)成功后處理，置更新標(biāo)志。并繼續(xù)處理本設(shè)備的下一請(qǐng)求項(xiàng)。*/
end_request (1);
goto repeat;
}
(其中sector << 9 表示sector * 512這個(gè)問題在我前前一篇文章已做了詳細(xì)的講解)
代碼中的INIT_REQUEST在blk_dev/blk.h中被 定義初始化請(qǐng)求宏。
#define INIT_REQUEST \
repeat: \
if (!CURRENT) \ /**//* 如果當(dāng)前請(qǐng)求結(jié)構(gòu)指針為null 則返回。*/
return;
if (MAJOR (CURRENT->dev) != MAJOR_NR)
\ /**//* 如果當(dāng)前設(shè)備的主設(shè)備號(hào)不對(duì)則死機(jī)。*/
panic (DEVICE_NAME ": request list destroyed");/**//*調(diào)用內(nèi)核的Kernel/printk.c中的printk函數(shù)*/
if (CURRENT->bh)
{
if (!CURRENT->bh->b_lock)
\ /**//* 如果在進(jìn)行請(qǐng)求操作時(shí)緩沖區(qū)沒鎖定則死機(jī)。*/
panic (DEVICE_NAME ": block not locked");
}
#endif
對(duì)于這個(gè)do_rd_request涉及到對(duì)塊設(shè)備的操作，這里不做詳細(xì)講解。大家只要知道，這個(gè)函數(shù)對(duì)rd_init這個(gè)函數(shù)是對(duì)ramdisk進(jìn)行初始化便可。
終于快完了，也許你會(huì)感覺看得很累，哎！我寫得更累
，
mem_init (main_memory_start, memory_end);
終于到內(nèi)存初始化了，嘿嘿
假設(shè)我們現(xiàn)在的內(nèi)存比較到，擴(kuò)展內(nèi)存超過16M
經(jīng)過前面的操作我們大概知道內(nèi)存是這樣的
______ 16M(在該版本的linux最多支持16M內(nèi)存，多余的內(nèi)存將被視而不見)
| . | 前面的問題在這里得到解釋
| . |
|主內(nèi)存|
|———| 4M+32K(前面我定義了32)
|虛擬盤|
|———| 4M
|高速緩|
|沖區(qū) |
|———| 1M(其實(shí)內(nèi)核大小之后640K)
|內(nèi)核 |
——— 0M
mem_init (main_memory_start, memory_end);最關(guān)鍵的函數(shù)出來了，
該函數(shù)在mm/memory.c中被實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)主內(nèi)存初始化；
void
mem_init (long start_mem, long end_mem)
{
int i;
HIGH_MEMORY = end_mem;
for (i = 0; i < PAGING_PAGES; i++)
mem_map[i] = USED;
i = MAP_NR (start_mem);
end_mem -= start_mem;
end_mem >>= 12;
while (end_mem-- > 0)
mem_map[i++] = 0;
}
static long HIGH_MEMORY = 0; /* 全局變量，存放實(shí)際物理內(nèi)存最高端地址16M。在該版本的linux最多支持16M內(nèi)存，多余的內(nèi)存將被視而不見*/
接下來的for循環(huán)用到如下定義：
#define PAGING_MEMORY (15*1024*1024) /*除內(nèi)核占用的那1M內(nèi)存，其他的內(nèi)存都會(huì)被分頁，中共為15MB（前面已假設(shè)內(nèi)存大于16M）。即，被分頁的內(nèi)存最多15M（這里的15M指的是緩沖區(qū)+主內(nèi)存）*/
#define PAGING_PAGES (PAGING_MEMORY>>12) /* 偏移之后恰好為分頁后的物理內(nèi)存頁數(shù)*/
/*內(nèi)存映射字節(jié)圖(1 字節(jié)代表1 頁內(nèi)存)，每個(gè)頁面對(duì)應(yīng)的字節(jié)用于標(biāo)志頁面當(dāng)前被引用（占用）次數(shù)。*/
static unsigned char mem_map[PAGING_PAGES] = { 0, };
#define USED 100 /* 頁面被占用標(biāo)志*/
#define LOW_MEM 0x100000 /* 低端內(nèi)核內(nèi)存空間（1MB）。*/
#define MAP_NR(addr) (((addr)-LOW_MEM)>>12) /* 這里定義了一個(gè)函數(shù)，指定內(nèi)存地址映射為頁號(hào) i。*/
end_mem -= start_mem; /* 再計(jì)算可分頁處理的內(nèi)存空間。*/
end_mem >>= 12; /* 從而計(jì)算出可用于分頁處理的頁面數(shù)。*/
while (end_mem-- > 0) /* 最后將這些可用頁面對(duì)應(yīng)的頁面映射數(shù)組清零。*/
mem_map[i++] = 0;
到這里內(nèi)存初始化真正完成，讓我們回顧一個(gè)整個(gè)過程吧！
設(shè)置緩沖區(qū)地址（不小與1M）==> 如果定義了ramdisk那么設(shè)置它，并將該部分內(nèi)存的值全搞成'\0' ==>將主內(nèi)存設(shè)置在它后面，然后對(duì)除內(nèi)核（也許緩沖區(qū)在此內(nèi)存區(qū)域中）占用的那空間進(jìn)行分頁(每頁4K)，再對(duì)內(nèi)存內(nèi)存映射字節(jié)圖進(jìn)行初始化。
也許你現(xiàn)在在想，我該找出去散下心，我快瘋了！！！ 呵呵 慢慢來 
地震讓大伙知道：居安思危，才是生存之道。
posted on 2008-02-19 00:28
小尋 閱讀(2673)
評(píng)論(5) 編輯 收藏 所屬分類:
kernel