内存管理机制
描述如何实现内存管理，包括 linear、lazy alloc 等内容
核心数据结构
AddrSpace 结构体是内存管理的核心，包含以下主要字段：
| pub struct AddrSpace {
va_range: VirtAddrRange,
areas: MemorySet<Backend>,
pt: PageTable,
}
|
va_range：表示虚拟地址范围，定义了该地址空间的起始和结束地址。
- areas：管理多个内存区域，每个区域有不同的属性和映射方式。
- pt：页表，负责将虚拟地址映射到物理地址。
线性映射（Linear Mapping）
线性映射是指虚拟地址和物理地址之间存在固定的偏移关系。在 AddrSpace 中，通过 map_linear 方法实现线性映射：
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19 | pub fn map_linear(
&mut self,
start_vaddr: VirtAddr,
start_paddr: PhysAddr,
size: usize,
flags: MappingFlags,
) -> AxResult {
self.validate_region(start_vaddr, size)?;
if !start_paddr.is_aligned_4k() {
return ax_err!(InvalidInput, "address not aligned");
}
let offset = start_vaddr.as_usize() - start_paddr.as_usize();
let area = MemoryArea::new(start_vaddr, size, flags, Backend::new_linear(offset));
self.areas
.map(area, &mut self.pt, false)
.map_err(mapping_err_to_ax_err)?;
Ok(())
}
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MemoryArea::new 创建一个新的内存区域，并指定线性映射的后端 Backend::new_linear(offset)。
4. 映射内存区域：调用 MemorySet 的 map 方法将内存区域映射到页表中。
延迟分配（Lazy Alloc）
延迟分配是指在实际访问内存时才进行物理内存的分配。在 AddrSpace 中，通过 map_alloc 方法实现延迟分配：
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15 | pub fn map_alloc(
&mut self,
start: VirtAddr,
size: usize,
flags: MappingFlags,
populate: bool,
) -> AxResult {
self.validate_region(start, size)?;
let area = MemoryArea::new(start, size, flags, Backend::new_alloc(populate));
self.areas
.map(area, &mut self.pt, false)
.map_err(mapping_err_to_ax_err)?;
Ok(())
}
|
MemoryArea::new 创建一个新的内存区域，并指定延迟分配的后端 Backend::new_alloc(populate)。
3. 映射内存区域：调用 MemorySet 的 map 方法将内存区域映射到页表中。
延迟分配的实现细节
页面错误处理
当访问未映射的页面时，会触发页面错误。AddrSpace 通过 handle_page_fault 方法处理页面错误：
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14 | pub fn handle_page_fault(&mut self, vaddr: VirtAddr, access_flags: MappingFlags) -> bool {
if !self.va_range.contains(vaddr) {
return false;
}
if let Some(area) = self.areas.find(vaddr) {
let orig_flags = area.flags();
if orig_flags.contains(access_flags) {
return area
.backend()
.handle_page_fault(vaddr, orig_flags, &mut self.pt);
}
}
false
}
|
handle_page_fault 方法处理页面错误。