Exercise 2.1

这题开始自己实现内存分配了。站在内核层面来分配内存和站在用户角度来分配内存，感觉还是很不一样的。 这题还是很简单的，就是在实现 page_init 的时候折腾了一下，其实提示很清楚：

Where is the kernel in physical memory? Which pages are already in use for page tables and other data structures?

linker 的设置里面把 EXTPHYSMEM 丢到了 end 这么个地方，也就是实现 boot_alloc() 的时候的起始位置。调用 boot_alloc(0) 可以知道内核的内存占用到了哪里。然后就是找一找头文件，可以发现一些好用的小工具宏 PGNUM() 以及 PADDR()。

Exercise 2.4

这题卡了我好久，一是因为对 JOS 的代码不熟悉；二是因为没仔细看 x86 的说明，没看到 page directory 把 page table 的地址存在哪里了；三是因为没有正确理解 pde_t 和 pte_t 这两个类型名。

  • 在 x86 里面，linear address 可以从高到低拆成三部分：10位 dir，10位 page，还有剩下的12位 offset。
  • 页表分成两级，第一级叫做 page directory，第二级叫做 page table。
  • page directory 里面每一行叫做 page directory entry，page table 里面的每一行叫做 page table entry。两者具有相同的结构。
    • 两者都是32位，具有相同的结构。
    • 低12位是设置位，包括了 P 是否可用；R/W 只读或者可写；U/S 用户或者只有操作系统可用；还有一些其他的东西。
    • 对 page table entry 来说，高20位是当前虚拟地址要映射过去的物理地址。
    • 对 page directory entry 来说，高20位是 page table 的地址。注意到页大小是4KB，一个 page table 正好需要一个页来存放，所以只要知道高20位就行了。
  • 当前的 page directory 地址放在在 CR3 里面。

在 JOS 里面，pde_t 和 pte_t 这两者都是 uint32_t，并且在代码里面频繁出现 pde_t* 和 pte_t*。我总结了一下，按照这么想就很好理解了：

  • pde_t 就是一条 page directory entry
  • pte_t 就是一条 page table entry
  • pde_t* 可以是某条 page directory entry 的指针，也可以是 pde_t[] 即整个 page directory
  • pte_t* 可以是某条 page table entry 的指针，也可以是 pte_t[] 即整个 page table

现在怎么看着这么简单但是一开始做的时候就卡住了呢（迷）？

Exercise 1.5

这题就非常非常水了，写几个 boot_map_region() 就好了。

Challenges

关于这个 PTE_PS，在 Intel x86 手册第三卷的3-32即114页可以看到：

Page size (PS) flag, bit 7 page-directory entries for 4-KByte pages Determines the page size. When this flag is clear, the page size is 4 KBytes and the page-directory entry points to a page table. When the flag is set, the page size is 4 MBytes for normal 32-bit addressing (and 2 MBytes if extended physical addressing is enabled) and the page- directory entry points to a page. If the page-directory entry points to a page table, all the pages associated with that page table will be 4-KByte pages.

也就是说现在的 x86 支持两种 page size: 4KB/4MB。这个位如果是1，那么这条 page directory entry 相当于 4MB-page table entry，否则就是一个指向 4KB-page table 的指针。不过具体的就懒得改了。