《操作系统真象还原》第八章 ---- 初入内存管理系统涉足MakeFile 了解摸谈一二

电玩女神 2022-08-31 07:19 132阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  专栏博客链接
     *  相关查阅博客链接
     *  部分缩写熟知
     *  本书中错误勘误
     *  熟悉一下MakeFile（一笔带过）
     *  设置哨兵ASSERT
     *   *  中断状态切换
         *  debug.c debug.h编写
         *  修改main.c 验证是否正确
     *  编译MakeFile make all一键完成编译
     *  实现字符串操作函数
     *   *  编写string.c
         *  编写string.h
         *  修改makefile 和 main.c 验证效果
     *  Bitmap位图的函数 + 内存管理 代码实现
     *   *  bitmap.c
         *  bitmap.h
         *  memory.c
         *  memory.h
         *  init.c
         *  main.c
         *  MakeFile
     *  最后实现效果
     *  第八章结束语

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## 专栏博客链接 ##

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**[《操作系统真象还原》从零开始自制操作系统 全章节博客链接][Link 1]**

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## 相关查阅博客链接 ##

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**[assert()函数用法总结][assert]**  
**[操作系统真象还原实验记录之实验十二：实现ASSERT][ASSERT]**  
**[const char \*和 char \*const以及 char const \* 的区别][const char _ char _const_ char const _]**

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## 部分缩写熟知 ##

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**1、**  
**`src` `source`源**  
**`des` `destination`目标**

**2、**  
**顺带复习了一个地方就是  
`const char*` 和 `char* const`**  
**`const char*`是表示这个指针指向的是一个常量  
`char* const`是表示这个指针不能更改 但是指针中的地址指向的数可以更改**  
**前者const 修饰的是\*p，他是p所指向的内容为read-only;  
而 后者 const 修饰的是p, 即指针变量p本身为 read-only;**

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## 本书中错误勘误 ##

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**1、371页 代码8-4 其实应该是`debug.c` 书上写的是`debug.h` 哈哈哈 小问题**  
**2、386页 32MB的内存占用位图应该是`1kb` `1kb*4kb*8 = 32MB`**

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## 熟悉一下MakeFile（一笔带过） ##

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**这部分大家看一下就行了 因为之前做哈工大操作系统的时候  
那个时候编辑很多文件都需要改MakeFile中的命令 我对这个还是有些许印象 但是还是不是很懂 如果后面要用到的话再说**

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## 设置哨兵ASSERT ##

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**对于ASSERT 实在惭愧 我的c语言看过哈工大的网课 看完就算学完了 但其实个人感觉c语言底层基础并不是很好 尽管平时的单元编程考试大概一道题2-3分钟就能完成满分 但是因为没有系统的看过C Prime 总归感觉还是差了点什么 对于ASSERT 不仅没用过 甚至感觉听都没怎么听过**

**但总归是做出来了**  
**下面就一步一步的写一下**

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### 中断状态切换 ###

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**俗话说的好 什么事情 磨刀不误砍柴工  
我们做这个 我其实觉得还是很有必要的  
因为在ASSERT中 如果出错 那个时候后面还有各种进程切换 或者 中断  
有可能因为外面的中断cpu而切换走了 所以必须要关闭中断 故这里提前准备写好**

**这里感觉没什么好说的 把我自己写的给出来**

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**路径`kernel/interrupt.c`**  
**`新增部分`**

enum intr_status intr_enable()
    { 
        if(intr_get_status() != INTR_ON)
        { 
        	asm volatile("sti");
        	return INTR_OFF;
        }
        return INTR_ON;
    }
    
    enum intr_status intr_disable()
    { 
        if(intr_get_status() != INTR_OFF)
        { 
    	   	asm volatile("cli");
    	   	return INTR_ON;
        }
        return INTR_OFF;
    }
    
    enum intr_status intr_set_status(enum intr_status status)
    { 
        return (status & INTR_ON) ? intr_enable() : intr_disable();
    }
    
    enum intr_status intr_get_status()
    { 
        uint32_t eflags = 0;
        GET_EFLAGS(eflags);
        return (eflags & EFLAGS_IF) ? INTR_ON : INTR_OFF; 
    }

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**路径`kernel/interrupt.h`**

#ifndef __KERNEL_INTERRUPT_H
    #define __KERNEL_INTERRUPT_H
    #include "stdint.h"
    typedef void* intr_handler;
    void idt_init(void);
    
    enum intr_status
    { 
        INTR_ON,
        INTR_OFF
    };
    
    enum intr_status intr_enable();
    enum intr_status intr_disable();
    enum intr_status intr_set_status(enum intr_status status);
    enum intr_status intr_get_status();
    #endif

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### debug.c debug.h编写 ###

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**这部分就是仿照 ASSERT报错显示**  
**对于`debug.h`中的三个`__FILE__` `__LINE__` `__func__` 这三个其实我并不是很熟悉  
但是最后调试的之后发现参数自动放进去了 所以我猜测这是宏编译器自动处理的 参数这样写就可以自动填充**

**这部分感觉也没什么好写的 直接给代码**

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**`debug.c`**  
**路径`kernel/debug.c`**

#include "debug.h"
    #include "print.h"
    #include "interrupt.h"
    
    void panic_spin(char* filename,int line,const char* func,const char* condition)
    { 
        intr_disable();                 //我的理解是中断关闭防止中断后cpu处理其他进程被调换
        put_str("\n\n\n\\**********ERROR\\**********\\\n");
        put_str("Filename: ");put_str(filename);put_char('\n');
        put_str("Line: "); put_int(line); put_char('\n');
        put_str("Func: ");put_str((char*)func);put_char('\n');
        put_str("Condition: ");put_str((char*)condition);put_char('\n');
        put_str("\\**********ERROR\\**********\\\n");
        while(1);
    }

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**`debug.h`**  
**路径`kernel/debug.h`**

#ifndef __KERNEL_DEBUG_H
    #define __KERNEL_DEBUG_H
    
    void panic_spin(char* filename,int line,const char* func,const char* condition);
    
    #define PANIC(...) panic_spin (__FILE__,__LINE__,__func__,__VA_ARGS__)
    
    #ifdef NDEBUG 
    #define ASSERT(CONDITION) ((void)0)
    #else
    #define ASSERT(CONDITION) \ if(CONDITION){ } \ else{ PANIC(#CONDITION); }
    
    #endif
    #endif

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### 修改main.c 验证是否正确 ###

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**稍加修改main.c 如果发现没有修改成功的话 先试一下去把  
`build` 文件中的所有文件重新删除一次 再重新编译链接一下**

**修改的`main.c`代码如下**

#include "print.h"
    #include "init.h"
    #include "debug.h"
    
    int main(void) { 
       put_str("I am kernel\n");
       init_all();
       ASSERT(2 == 3);
       while(1);
    }

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**稍加修改 增加 编译 链接的命令 总命令如下**

gcc -m32 -I lib/kernel -c -o build/timer.o device/timer.c
    gcc -m32 -I lib/kernel/ -m32 -I lib/ -m32 -I kernel/ -c -fno-builtin -o build/main.o kernel/main.c
    gcc -m32 -I lib/kernel/ -m32 -I lib/ -m32 -I kernel/ -c -fno-builtin -o build/interrupt.o kernel/interrupt.c
    gcc -m32 -I lib/kernel/ -m32 -I lib/ -m32 -I kernel/ -c -fno-builtin -o build/init.o kernel/init.c
    gcc -m32 -I lib/kernel/ -m32 -I lib/ -m32 -I kernel/ -c -fno-builtin -o build/debug.o kernel/debug.c
    nasm -f elf -o build/print.o lib/kernel/print.S
    nasm -f elf -o build/kernel.o kernel/kernel.S
    ld -m elf_i386 -Ttext 0xc0001500 -e main -o build/kernel.bin build/main.o build/init.o build/interrupt.o  \
    build/print.o build/kernel.o build/timer.o build/debug.o
    dd if=/home/cooiboi/bochs/build/kernel.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc
    bin/bochs -f bochsrc.disk

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**运行命令 验证效果如下**  
**`成功`**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70]

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## 编译MakeFile make all一键完成编译 ##

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**这里的话还是很感谢上面提供的博客链接 写的相关代码**  
**`Frankly Speaking` 如果没有上面博客提供的代码  
又不知道需要浪费多少时间在那里慢慢调试调试  
`MakeFile`里面 因为一个空格或者`Tab` 不一样 就会导致出错 因为这个我找了很久的错误 本来`MakeFile`不是重心 但是因为这个而要改很久就算了**

**下面直接给出代码 感兴趣的hxd就自己手敲一下吧 我估计也会因为各种小地方出错 建议把除了路径以外的地方自己改一下 其他的地方`cv`即可**

BUILD_DIR = ./build
    ENTRY_POINT = 0xc0001500
    AS = nasm
    CC = gcc
    LD = ld
    LIB = -I lib/ -I lib/kernel/ -I lib/user/ -I kernel/ -I device/ 
    ASFLAGS = -f elf
    CFLAGS = -Wall -m32 -fno-stack-protector $(LIB) -c -fno-builtin -W -Wstrict-prototypes -Wmissing-prototypes
    LDFLAGS =  -m elf_i386 -Ttext $(ENTRY_POINT) -e main -Map $(BUILD_DIR)/kernel.map
    OBJS = $(BUILD_DIR)/main.o $(BUILD_DIR)/init.o $(BUILD_DIR)/interrupt.o \
          $(BUILD_DIR)/timer.o $(BUILD_DIR)/kernel.o $(BUILD_DIR)/print.o \
          $(BUILD_DIR)/debug.o 
    
    ##############     c代码编译     			###############
    ##############     后面的代码以后照本宣科即可		###############
    $(BUILD_DIR)/main.o: kernel/main.c lib/kernel/print.h \
            lib/stdint.h kernel/init.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/init.o: kernel/init.c kernel/init.h lib/kernel/print.h \
            lib/stdint.h kernel/interrupt.h device/timer.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/interrupt.o: kernel/interrupt.c kernel/interrupt.h \
            lib/stdint.h kernel/global.h lib/kernel/io.h lib/kernel/print.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/timer.o: device/timer.c device/timer.h lib/stdint.h\
            lib/kernel/io.h lib/kernel/print.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/debug.o: kernel/debug.c kernel/debug.h \
            lib/kernel/print.h lib/stdint.h kernel/interrupt.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    
    ##############    汇编代码编译    ###############
    $(BUILD_DIR)/kernel.o: kernel/kernel.S
    	$(AS) $(ASFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/print.o: lib/kernel/print.S
    	$(AS) $(ASFLAGS) $< -o $@
    
    ##############    链接所有目标文件    #############
    $(BUILD_DIR)/kernel.bin: $(OBJS)
    	$(LD) $(LDFLAGS) $^ -o $@
    
    .PHONY : mk_dir hd clean all
    
    mk_dir:
    	if [ ! -d $(BUILD_DIR) ]; then mkdir $(BUILD_DIR); fi
    
    hd:
    	dd if=$(BUILD_DIR)/kernel.bin \
               of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img \
               bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc
    
    clean:
    	cd $(BUILD_DIR) && rm -f  ./* build: $(BUILD_DIR)/kernel.bin all: mk_dir build hd

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**`make all`**  
**`bin/bochs -f bochsrc.disk`**  
**这两行代码就成了我们的常客了 复制运行一下 看看效果 `o`了**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

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## 实现字符串操作函数 ##

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**这个操作函数还是多有意思的  
大家自己实现看看**

**我之后带入了`main.c`试了试效果 改了下`makefile` 发现成功实现**  
**下面直接给出代码**

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### 编写string.c ###

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**路径`lib/string.c`**

#include "string.h"
    #include "debug.h"
    #include "global.h"
    
    void memset(void* dst_,uint8_t value,uint32_t size)
    { 
        ASSERT(dst_ != NULL);
        uint8_t* dst = (uint8_t*) dst_;
        while((size--) > 0)
        	*(dst++) = value;
        return;
    }
    
    void memcpy(void* dst_,const void* src_,uint32_t size)
    { 
        ASSERT(dst_ != NULL && src_ != NULL);
        uint8_t* dst = dst_;
        const uint8_t* src = src_;
        while((size--) > 0)
        	*(dst++) = *(src++);
        return;
    }
    
    int memcmp(const void* a_,const void* b_, uint32_t size)
    { 
        const char* a = a_;
        const char* b = b_;
        ASSERT(a != NULL || b != NULL);
        while((size--) > 0)
        { 
        	if(*a != *b)	return (*a > *b) ? 1 : -1;
       	++a,++b;
        }
        return 0;
    }
    
    char* strcpy(char* dsc_,const char* src_)
    { 
        ASSERT(dsc_ != NULL && src_ != NULL);
        char* dsc = dsc_;
        while((*(dsc_++) = *(src_++) ));
        return dsc;     
    }
    
    uint32_t strlen(const char* str)
    { 
        ASSERT(str != NULL);
        const char* ptr = str;
        while(*(ptr++));
        return (ptr - str - 1);             //例如一个字 1 '\0' ptr会指向'\0'后面一位
    }
    
    int8_t strcmp(const char* a,const char* b)
    { 
        ASSERT(a != NULL && b != NULL);
        while(*a && *a == *b)
        { 
        	a++,b++;
        }   
        return (*a < *b) ? -1 : (*a > *b) ; //这个表达式太猛了 用活了
    }
    
    char* strchr(const char* str,const char ch)
    { 
        ASSERT(str != NULL);
        while(*str)
        { 
        	if(*str == ch)	return (char*)str;
        	++str;
        } 
        return NULL;
    }
    
    char* strrchr(const char* str,const uint8_t ch)
    { 
        ASSERT(str != NULL);
        char* last_chrptr = NULL;
        while(*str != 0)
        { 
        	if(ch == *str)	last_chrptr = (char*)str;
        	str++;
        }
        return last_chrptr;   
    }
    
    char* strcat(char* dsc_,const char* src_)
    { 
        ASSERT(dsc_ != NULL && src_ != NULL);
        char* str = dsc_;
        while(*(str++));
        str--;
        while(*(str++) = *(src_++));
        return dsc_;
    }
    
    char* strchrs(const char* str,uint8_t ch)
    { 
        ASSERT(str != NULL);
        uint32_t ch_cnt = 0;
        while(*str)
        { 
        	if(*str == ch) ++ch_cnt;
        	++str;
        }
        return ch_cnt;
    }

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### 编写string.h ###

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**路径 `lib/string.h`**

#ifndef __LIB_STRING_H
    #define __LIB_STRING_H
    
    #include "stdint.h"
    #define NULL 0
    
    void memset(void* dst_,uint8_t value,uint32_t size);
    void memcpy(void* dst_,const void* src_,uint32_t size);
    int memcmp(const void* a_,const void* b_, uint32_t size);
    char* strcpy(char* dsc_,const char* src_);
    uint32_t strlen(const char* str);
    int8_t strcmp(const char* a,const char* b);
    char* strchr(const char* str,const char ch);
    char* strrchr(const char* str,const uint8_t ch);
    char* strcat(char* dsc_,const char* src_);
    char* strchrs(const char* str,uint8_t ch);
    #endif

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### 修改makefile 和 main.c 验证效果 ###

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**修改的`makefile`部分**

**`OBJS`部分增加`$(BUILD_DIR)/string.o`**  
**`main.o`增加了`lib/string.h`**  
**最下面部分直接增加即可**

OBJS = $(BUILD_DIR)/main.o $(BUILD_DIR)/init.o $(BUILD_DIR)/interrupt.o \
          $(BUILD_DIR)/timer.o $(BUILD_DIR)/kernel.o $(BUILD_DIR)/print.o \
          $(BUILD_DIR)/debug.o $(BUILD_DIR)/string.o
    
    $(BUILD_DIR)/main.o: kernel/main.c lib/kernel/print.h \
            lib/stdint.h kernel/init.h lib/string.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    $
    (BUILD_DIR)/string.o: lib/string.c lib/string.h \
    	kernel/debug.h kernel/global.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@

--------------------

**稍加修改的`main.c`**

#include "print.h"
    #include "init.h"
    #include "debug.h"
    #include "string.h"
    
    int main(void) { 
       put_str("I am kernel\n");
       init_all();
       ASSERT(strcmp("bbb","bbb"));
       while(1);
    }

--------------------

**效果如下 只尝试了`strcmp` 感觉上面应该是正确的**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

--------------------

## Bitmap位图的函数 + 内存管理 代码实现 ##

--------------------

**其实让我比较疑惑的是  
我们的内核区 有个专门的内核虚拟空间分配区  
那我们的用户区是怎么弄得呢 我们用户进程是怎么分配的  
但我转念想了想 这个问题还是等我们后面把用户进程弄完了之后再来吧**  
**书上既然还没写 我们就先当作一个疑问放着**

**这里面绝大部分的代码我都还是理解了的 有些还是自己靠理解写的**  
**这里指理解了的是位图部分 和 大部分内存管理部分  
最后页表的修改部分实在是绕的头晕 因为距离自己写页表相关的函数时已经是一个多月前了 当然印象就没有那么深了 这么绕的真的写不出来了 所以那部分就直接按照书上的一五一十的写了下来 没什么好说的**

**其实我更享受写操作系统的是 全靠自己的理解把一个部分写出来的  
那样子我才有提升 我更期待的是后面的内容 其实这两章我感觉我的理解并没有提升多少 但是为了后面的内容完成这部分也必须要做 所以没办法**

**另外提一嘴 之前我把内存总量放在了`0x800` 而不是书上说的`0xb00`  
那个时候我把内存总量设置成了 `512MB` 而不是`32MB`  
现在我把内存总量改回来了 存放数据的地方没改 还是那个地方**

--------------------

### bitmap.c ###

--------------------

#include "bitmap.h" //函数定义
    #include "global.h" //global.h 不清楚
    #include "string.h" //memset函数要用
    #include "interrupt.h" 
    #include "print.h" 
    #include "debug.h"
    
    #define BITMAP_MASK 1
    
    void bitmap_init(struct bitmap* btmp)
    { 
        memset(btmp->bits,0,btmp->btmp_bytes_len);
        return;
    }
    
    bool bitmap_scan_test(struct bitmap* btmp,uint32_t bit_idx)  //一个8位的数 bit_idx/8 找数组下标 %得索引下的具体位置
    { 
        uint32_t byte_idx = bit_idx/8;
        uint32_t byte_pos = bit_idx%8;
        return (btmp->bits[byte_idx] & (BITMAP_MASK << byte_pos));
    }
    
    /* 这个函数写很多的原因 是因为刚开始先用一个字节的快速扫描 看是否每个字节中存在 位为0的位置 然后紧接着再看连续位 挺有意思 自己先写写看 */
    
    int bitmap_scan(struct bitmap* btmp,uint32_t cnt)
    { 
        ASSERT(cnt >= 1);
        uint32_t first_find_idx = 0;
        //解释一下0xff 一共8位 0xff = 11111111b
        while(first_find_idx < btmp->btmp_bytes_len && btmp->bits[first_find_idx] == 0xff)
        	++first_find_idx;
        if(first_find_idx == btmp->btmp_bytes_len)	return -1;
        
        uint32_t find_pos = 0;
        while((btmp->bits[first_find_idx] & (BITMAP_MASK << find_pos)))
        	++find_pos;
        if(cnt == 1)	return find_pos + 8*first_find_idx;
        
        uint32_t ret_pos = find_pos + 8*first_find_idx + 1,tempcnt = 1,endpos = (btmp->btmp_bytes_len)*8;
        while(ret_pos < endpos)
        { 
        	if(!bitmap_scan_test(btmp,ret_pos))	++tempcnt;
        	else tempcnt = 0;
        	if(tempcnt == cnt)
        	    return ret_pos - tempcnt + 1;
        	++ret_pos;
        }    
        return -1;	
    }
    
    void bitmap_set(struct bitmap* btmp,uint32_t bit_idx,int8_t value)
    { 
        ASSERT(value == 1 || value == 0);
        uint32_t byte_idx = bit_idx/8;
        uint32_t byte_pos = bit_idx%8;
        if(value)	btmp->bits[byte_idx] |=  (BITMAP_MASK << byte_pos);
        else	btmp->bits[byte_idx] &= ~(BITMAP_MASK << byte_pos);
        return;
    }

--------------------

### bitmap.h ###

--------------------

#ifndef __LIB_KERNEL_BITMAP_H
    #define __LIB_KERNEL_BITMAP_H
    #include "global.h"
    #include "stdint.h"
    #define BITMAP_MASK 1
    typedef int bool;
    
    struct bitmap
    { 
        uint32_t btmp_bytes_len;
        uint8_t* bits;
    };
    
    void bitmap_init(struct bitmap* btmp);
    bool bitmap_scan_test(struct bitmap* btmp,uint32_t bit_idx);
    int  bitmap_scan(struct bitmap* btmp,uint32_t cnt);
    void bitmap_set(struct bitmap* btmp,uint32_t bit_idx,int8_t value); 
    
    #endif

--------------------

### memory.c ###

--------------------

#include "memory.h"
    #include "stdint.h"
    #include "print.h"
    #include "bitmap.h"
    #include "debug.h"
    #include "string.h"
    
    #define PG_SIZE 4096
    #define MEM_BITMAP_BASE 0Xc009a000 //位图开始存放的位置
    #define K_HEAP_START 0xc0100000 //内核栈起始位置
    #define PDE_IDX(addr) ((addr & 0xffc00000) >> 22)
    #define PTE_IDX(addr) ((addr & 0x003ff000) >> 12)
    
    struct pool
    { 
        struct bitmap pool_bitmap; //位图来管理内存使用
        uint32_t phy_addr_start;   //内存池开始的起始地址
        uint32_t pool_size;	//池容量
    };
    
    struct pool kernel_pool ,user_pool; //生成内核内存池 和 用户内存池
    struct virtual_addr kernel_vaddr;    //内核虚拟内存管理池
    
    void* vaddr_get(enum pool_flags pf,uint32_t pg_cnt)
    { 
        int vaddr_start = 0,bit_idx_start = -1;
        uint32_t cnt = 0;
        if(pf == PF_KERNEL)
        { 
        	bit_idx_start = bitmap_scan(&kernel_vaddr.vaddr_bitmap,pg_cnt);
        	if(bit_idx_start == -1)	return NULL;
        	while(cnt < pg_cnt)
        	bitmap_set(&kernel_vaddr.vaddr_bitmap,bit_idx_start + (cnt++),1);
        	vaddr_start = kernel_vaddr.vaddr_start + bit_idx_start * PG_SIZE;
        }
        else
        { }
        return (void*)vaddr_start;
    }
    
    uint32_t* pte_ptr(uint32_t vaddr)
    { 
        uint32_t* pte = (uint32_t*)(0xffc00000 + ((vaddr & 0xffc00000) >> 10) + PTE_IDX(vaddr) * 4);
        return pte;
    }
    
    uint32_t* pde_ptr(uint32_t vaddr)
    { 
        uint32_t* pde = (uint32_t*) ((0xfffff000) + PDE_IDX(vaddr) * 4);
        return pde;
    }
    
    void* palloc(struct pool* m_pool)
    { 
        int bit_idx = bitmap_scan(&m_pool->pool_bitmap,1);
        if(bit_idx == -1)	return NULL;
        bitmap_set(&m_pool->pool_bitmap,bit_idx,1);
        uint32_t page_phyaddr = ((bit_idx * PG_SIZE) + m_pool->phy_addr_start);
        return (void*)page_phyaddr;
    }
    
    void page_table_add(void* _vaddr,void* _page_phyaddr)
    { 
        uint32_t vaddr = (uint32_t)_vaddr,page_phyaddr = (uint32_t)_page_phyaddr;
        uint32_t* pde = pde_ptr(vaddr);
        uint32_t* pte = pte_ptr(vaddr);
        
        if(*pde & 0x00000001)
        { 
        	ASSERT(!(*pte & 0x00000001));
        	if(!(*pte & 0x00000001))
        	    *pte = (page_phyaddr | PG_US_U | PG_RW_W | PG_P_1);
        	else
        	{ 
        	    PANIC("pte repeat");
        	    *pte = (page_phyaddr | PG_US_U | PG_RW_W | PG_P_1);
        	}
        } 
        else
        { 
        	uint32_t pde_phyaddr = (uint32_t)palloc(&kernel_pool);
        	*pde = (pde_phyaddr | PG_US_U | PG_RW_W | PG_P_1);
        	memset((void*)((int)pte & 0xfffff000),0,PG_SIZE);
        	ASSERT(!(*pte & 0x00000001));
        	*pte = (page_phyaddr | PG_US_U | PG_RW_W | PG_P_1);
        }
        return;
    }
    
    void* malloc_page(enum pool_flags pf,uint32_t pg_cnt)
    { 
        ASSERT(pg_cnt > 0 && pg_cnt < 3840);
        
        void* vaddr_start = vaddr_get(pf,pg_cnt);
        if(vaddr_start == NULL)	return NULL;
        
        
        uint32_t vaddr = (uint32_t)vaddr_start,cnt = pg_cnt;
        struct pool* mem_pool = pf & PF_KERNEL ? &kernel_pool : &user_pool;
        
        while(cnt-- > 0)
        { 
        	void* page_phyaddr = palloc(mem_pool);
        	if(page_phyaddr == NULL)	return NULL;
        	page_table_add((void*)vaddr,page_phyaddr);
        	vaddr += PG_SIZE;
        }
        return vaddr_start;
    }
    
    void* get_kernel_pages(uint32_t pg_cnt)
    { 
        void* vaddr = malloc_page(PF_KERNEL,pg_cnt);
        if(vaddr != NULL)	memset(vaddr,0,pg_cnt*PG_SIZE);
        return vaddr;
    }
    
    void mem_pool_init(uint32_t all_mem)
    { 
        put_str(" mem_pool_init start!\n");
        uint32_t page_table_size = PG_SIZE * 256;       //页表占用的大小
        uint32_t used_mem = page_table_size + 0x100000; //低端1MB的内存 + 页表所占用的大小
        uint32_t free_mem = all_mem - used_mem;
        
        uint16_t all_free_pages = free_mem / PG_SIZE;   //空余的页数 = 总空余内存 / 一页的大小
        
        uint16_t kernel_free_pages = all_free_pages /2; //内核 与 用户 各平分剩余内存
        uint16_t user_free_pages = all_free_pages - kernel_free_pages; //万一是奇数 就会少1 减去即可
        
        //kbm kernel_bitmap ubm user_bitmap
        uint32_t kbm_length = kernel_free_pages / 8;    //一位即可表示一页 8位一个数
        uint32_t ubm_length = user_free_pages / 8;
        
        //kp kernel_pool up user_pool
        uint32_t kp_start = used_mem;
        uint32_t up_start = kp_start + kernel_free_pages * PG_SIZE;
        
        kernel_pool.phy_addr_start = kp_start;
        user_pool.phy_addr_start = up_start;
        
        kernel_pool.pool_size = kernel_free_pages * PG_SIZE;
        user_pool.pool_size = user_free_pages * PG_SIZE;
        
        kernel_pool.pool_bitmap.bits = (void*)MEM_BITMAP_BASE;
        user_pool.pool_bitmap.bits = (void*)(MEM_BITMAP_BASE + kbm_length);
        
        kernel_pool.pool_bitmap.btmp_bytes_len = kbm_length;
        user_pool.pool_bitmap.btmp_bytes_len = ubm_length; 
        
        put_str(" kernel_pool_bitmap_start:");
        put_int((int)kernel_pool.pool_bitmap.bits);
        put_str(" kernel_pool_phy_addr_start:");
        put_int(kernel_pool.phy_addr_start);
        put_char('\n');
        put_str(" user_pool_bitmap_start:");
        put_int((int)user_pool.pool_bitmap.bits);
        put_str(" user_pool_phy_addr_start:");
        put_int(user_pool.phy_addr_start);
        put_char('\n');
        
        bitmap_init(&kernel_pool.pool_bitmap);
        bitmap_init(&user_pool.pool_bitmap);
        
        kernel_vaddr.vaddr_bitmap.bits = (void*)(MEM_BITMAP_BASE + kbm_length + ubm_length);
        kernel_vaddr.vaddr_bitmap.btmp_bytes_len = kbm_length;
        
        kernel_vaddr.vaddr_start = K_HEAP_START;
        bitmap_init(&kernel_vaddr.vaddr_bitmap);
        put_str(" mem_pool_init done\n");
        return;
    }
    
    void mem_init()
    { 
        put_str("mem_init start!\n");
        uint32_t mem_bytes_total = (*(uint32_t*)(0x800)); //我们把总内存的值放在了0x800 我之前为了显示比较独特 放在了0x800处了
        mem_pool_init(mem_bytes_total);
        put_str("mem_init done!\n");
        return;
    }

--------------------

### memory.h ###

--------------------

#ifndef __KERNEL_MEMORY_H
    #define __KERNEL_MEMORY_H
    #include "stdint.h"
    #include "bitmap.h"
    
    struct virtual_addr
    { 
        struct bitmap vaddr_bitmap;
        uint32_t vaddr_start;
    };
    
    enum pool_flags
    { 
        PF_KERNEL = 1,
        PF_USER = 2
    };
    
    #define PG_P_1 1
    #define PG_P_0 0
    #define PG_RW_R 0
    #define PG_RW_W 2
    #define PG_US_S 0
    #define PG_US_U 4
    
    extern struct pool kernel_pool,user_pool;
    void* vaddr_get(enum pool_flags pf,uint32_t pg_cnt);
    uint32_t* pte_ptr(uint32_t vaddr);
    uint32_t* pde_ptr(uint32_t vaddr);
    void* palloc(struct pool* m_pool);
    void page_table_add(void* _vaddr,void* _page_phyaddr);
    void* malloc_page(enum pool_flags pf,uint32_t pg_cnt);
    void* get_kernel_pages(uint32_t pg_cnt);
    void mem_pool_init(uint32_t all_mem);
    void mem_init(void);
    #endif

--------------------

### init.c ###

--------------------

**`加了一个#include "memory.h" 和 一句 mem_init();`**

--------------------

### main.c ###

--------------------

#include "print.h"
    #include "init.h"
    #include "debug.h"
    #include "string.h"
    #include "memory.h"
    
    
    int main(void) { 
       put_str("I am kernel\n");
       init_all();
       
       void* addr = get_kernel_pages(3);
       put_str("\n get_kernel_page start vaddr is ");
       put_int((uint32_t)addr);
       put_char('\n');
       
       while(1);
       return 0;
    }

--------------------

### MakeFile ###

--------------------

BUILD_DIR = ./build
    ENTRY_POINT = 0xc0001500
    AS = nasm
    CC = gcc
    LD = ld
    LIB = -I lib/ -I lib/kernel/ -I lib/user/ -I kernel/ -I device/ 
    ASFLAGS = -f elf
    CFLAGS = -Wall -m32 -fno-stack-protector $(LIB) -c -fno-builtin -W -Wstrict-prototypes -Wmissing-prototypes
    LDFLAGS =  -m elf_i386 -Ttext $(ENTRY_POINT) -e main -Map $(BUILD_DIR)/kernel.map
    OBJS = $(BUILD_DIR)/main.o $(BUILD_DIR)/init.o $(BUILD_DIR)/interrupt.o \
          $(BUILD_DIR)/timer.o $(BUILD_DIR)/kernel.o $(BUILD_DIR)/print.o \
          $(BUILD_DIR)/debug.o $(BUILD_DIR)/string.o $(BUILD_DIR)/memory.o \
          $(BUILD_DIR)/bitmap.o
    ##############     c代码编译     ###############
    $(BUILD_DIR)/main.o: kernel/main.c lib/kernel/print.h \
            lib/stdint.h kernel/init.h lib/string.h kernel/memory.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/init.o: kernel/init.c kernel/init.h lib/kernel/print.h \
            lib/stdint.h kernel/interrupt.h device/timer.h kernel/memory.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/interrupt.o: kernel/interrupt.c kernel/interrupt.h \
            lib/stdint.h kernel/global.h lib/kernel/io.h lib/kernel/print.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/timer.o: device/timer.c device/timer.h lib/stdint.h\
            lib/kernel/io.h lib/kernel/print.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/debug.o: kernel/debug.c kernel/debug.h \
            lib/kernel/print.h lib/stdint.h kernel/interrupt.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    	
    $(BUILD_DIR)/string.o: lib/string.c lib/string.h \
    	kernel/debug.h kernel/global.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    	
    $(BUILD_DIR)/memory.o: kernel/memory.c kernel/memory.h \
    	lib/stdint.h lib/kernel/bitmap.h kernel/debug.h lib/string.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    	
    $(BUILD_DIR)/bitmap.o: lib/kernel/bitmap.c lib/kernel/bitmap.h \
    	lib/string.h kernel/interrupt.h lib/kernel/print.h kernel/debug.h
    	$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
    
    ##############    汇编代码编译    ###############
    $(BUILD_DIR)/kernel.o: kernel/kernel.S
    	$(AS) $(ASFLAGS) $< -o $@
    
    $(BUILD_DIR)/print.o: lib/kernel/print.S
    	$(AS) $(ASFLAGS) $< -o $@
    
    ##############    链接所有目标文件    #############
    $(BUILD_DIR)/kernel.bin: $(OBJS)
    	$(LD) $(LDFLAGS) $^ -o $@
    
    .PHONY : mk_dir hd clean all
    
    mk_dir:
    	if [ ! -d $(BUILD_DIR) ]; then mkdir $(BUILD_DIR); fi
    
    hd:
    	dd if=$(BUILD_DIR)/kernel.bin \
               of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img \
               bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc
    
    clean:
    	cd $(BUILD_DIR) && rm -f  ./* build: $(BUILD_DIR)/kernel.bin all: mk_dir build hd

--------------------

## 最后实现效果 ##

--------------------

**`make all`**  
**`bin/bochs -f bochsrc.disk`**

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

--------------------

## 第八章结束语 ##

--------------------

**总得来说 这两章 第七章 第八章 是我接着第六章 40来天后继续做的  
连贯性和很多地方相对原来做的就没有那么好了  
对于一些很绕 很烧脑的地方 我也选择了选择性略过 直接把书上面的代码copy了下来**  
**但总的来说 自从上午做了几道很简单的力扣之后  
我感觉原来的感觉已经回来了一点了 也很明白 编程中间只要彻底放空一段时间意味着什么 我还是对后面的章节 比较期待吧 这两章博客写的质量稍微差了一点 写操作系统最好还是抽的是连续的时间写 效果是最好的…**  
**就写到这里 去吃晚饭回寝室了**

[Link 1]: https://love6.blog.csdn.net/article/details/119133589
[assert]: https://blog.csdn.net/fengtian12345/article/details/80529510
[ASSERT]: https://blog.csdn.net/mxy990811/article/details/117296124?spm=1001.2014.3001.5501
[const char _ char _const_ char const _]: https://www.cnblogs.com/mathzzz/archive/2012/09/16/2687783.html
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220829/574ea2ba9df647f69893da02c3f8bf5a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220829/966802b8b6ac4dc4aaca6cd20346ede1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220829/37ab336717ff47ef83c560ec4fb25934.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NTAwNTE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220829/ea1122451d134e79a54d071aadcd1c24.png