跟我一起写操作系统(四)——获取物理内存

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项目地址：https://github.com/lucasysfeng/lucasOS

 

　　我们知道，内存管理是操作系统的重要组成部分，在学习内存管理之前，首先要解决一个问题：如何获取物理内存？在前几讲我们谈到，内核是由GRUB启动的，因此要在内核中获取物理内存时，我们可以通过GRUB获取。

multiboot_t结构体

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 　　GRUB将内存的分布放到了multiboot_t结构体里，关于该结构体的相关信息和字段介绍可以看这里http://www.uruk.org/orig-grub/boot-proposal.html，该结构体如下：

typedef struct multiboot_t
{
    uint32_t flags;
    uint32_t mem_lower;
    uint32_t mem_upper;
    uint32_t boot_device;
    uint32_t cmdline;
    uint32_t mods_count;
    uint32_t mods_addr;
    uint32_t num;
    uint32_t size;
    uint32_t addr;
    uint32_t shndx;
    uint32_t mmap_length;
    uint32_t mmap_addr;
    uint32_t drives_length;
    uint32_t drives_addr;
    uint32_t config_table;
    uint32_t boot_loader_name;
    uint32_t apm_table;
    uint32_t vbe_control_info;
    uint32_t vbe_mode_info;
    uint32_t vbe_mode;
    uint32_t vbe_interface_seg;
    uint32_t vbe_interface_off;
    uint32_t vbe_interface_len;
}__attribute__((packed)) multiboot_t;

　　我们没有必要了解每个字段，重点来关注下mmap_addr和mmap_length， mmap_addr是缓冲区的地址，mmap_length是缓冲区的总大小。缓冲区由一个或者多个下面的结构对组成：

typedef struct mmap_entry_t
{
    uint32_t size;
    uint32_t base_addr_low;
    uint32_t base_addr_high;
    uint32_t length_low;
    uint32_t length_high;
    uint32_t type;
}__attribute__((packed)) mmap_entry_t;

　　size是相关结构的大小，单位是字节，它可能大于最小值20. base_addr_low是启动地址的低32位，base_addr_high是高32位，启动地址总共有64位。length_low是内存区域大小的低32位，length_high是内存区域大小的高32位，总共是64位。type是相应地址区间的类型，1代表可用RAM，所有其它的值代表保留区域。

 

获取物理内存

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　　我们在内核代码里打印出地址，如下：

void show_memory_map()
{
    uint32_t mmap_addr = glb_mboot_ptr->mmap_addr;
    uint32_t mmap_length = glb_mboot_ptr->mmap_length;

    mmap_entry_t *mmap = (mmap_entry_t *) mmap_addr;
    for (mmap = (mmap_entry_t *) mmap_addr;
            (uint32_t) mmap < mmap_addr + mmap_length; mmap++)
    {
        print_hex((uint32_t) mmap->base_addr_low);
        print_char('\n');
    }
}

　　

编译和运行

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 　　我们使用qemu启动虚拟机。

$ make

$ make qemu 

　　make后会生成kernel内核，并将内核拷贝到lucasOS.img中，运行make qemu就会加载lucasOS.img，并出现下面窗口，表示成功了：

代码获取

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　　本系列GitHub地址 https://github.com/lucasysfeng/lucasOS，本讲的代码是code/chapter4.