FreeNOS中物理内存与虚拟内存的初始化过程（七）

在跳转到kmain函数之前已经开启了分页机制，一个操作系统需要建立堆栈以及对内存进行管理，以下部分分析相关函数。

主要函数入口：
INITCLASS(Memory, initialize, PMEMORY)
INITOBJ(X86Memory, memory, VMEMORY)

（1）INITCLASS(Memory, initialize, PMEMORY)

Memory类有四个静态成员变量：

第53~54行从multibootInfo结构体中获取可使用内存大小（包括低端内存和高端内存），multibootInfo结构boot.S文件中已经将grub传递过来的遵守Multiboot规范的Multiboot信息复制给了multibootInfo，此处内存可使用量和内存总量是一致的。

第57~64行使用 memoryMap ~ memoryMapEnd对用地址中的每bit指示4KB的内存是否使用，将内存总量全部设置为未使用。

接下来使用了placement new，它也是对operator new的一个重载：

所以，第66~68行 在物理地址0x00300000处分配BubbleAllocator类——主要管理堆（heap)，
第71行可以知道该堆的起始地址和大小，起始地址在物理地址0x00300000处偏移类PoolAllocator和类BubbleAllocator大小（sizeof(BubbleAllocator) + sizeof(PoolAllocator)），大小为1MB减去这俩个类的大小。

第67~68行在物理地址0x00300000+sizeof(BubbleAllocator)处分配类PoolAllocator——分配一系列大小不同的内存块，所有分配的内存都位于堆中，即{0x00300000+sizeof(BubbleAllocator) + sizeof(PoolAllocator)} ~ 0x00400000，即处于kernel.ld文件的以下部分：

以下两行：
pool->setParent(bubble);
Allocator::setDefault(pool);
表明以下类申请内存时需要在pool （class PoolAllocator）中进行相关处理，而与此同时pool中申请内存需要在bubble （BubbleAllocator）中进行相关处理。

关于以上类的使用有具体实例再结合源码分析。

（2）INITOBJ(X86Memory, memory, VMEMORY)
实列化一个class X86Memory实列memory，这里使用了设计模式中的单件类，只实列化一次，可以去看看模板template class Singleton的实现细节：


class X86Memory构造函数如下：

1）.Memory()主要是class Memory构造函数的调用

可以看到Memory()构造函数只是将部分物理地址标记为已被使用，包括最开始包含系统镜像的0~4MB物理地址以及引导模块所在的物理地址。

在qemu启动时也可看到以上部分信息：

2）其他参数初始化
remPageDir = 0x00801000
myPageDir = 0x00401000
(以上部分为线性地址)
这里回顾一下之前的分页机制：
页目录表kernelPageDir，位于物理地址0x00400000(4MB)，其中第一项对应的4MB线性地址对应为物理地址0~4MB，第二项把页目录表kernelPageDir（大小4KB）转换成以4MB开始的线性地址.

所以上图中的myPageDir = 0x00401000线性地址转换为页目录表项为第二项（myPageDir>>DIRSHIFT——0x00401000>>22=1，表项索引从0开始），然后计算页表项((
myPageDir>>PAGESHIFT)&PAGESIZE = (0x00401000>>12)&0x000003ff=1,取16bit~24bit的值))，计算得出的页表项索引为1，线性地址myPageDir = 0x00401000对应的物理地址是表项kernelPageDir+1的内容。
而kernelPageDir+4对应页目录表项第二项，所以表示实际物理地址即为kernelPageDir，也就是说myPageDir 线性地址对应的物理地址为kernelPageDir。
同理，remPageDir= 0x00801000 线性地址转换为页目录表项为第三项，即kernelPageDir+2，那么表项的内容是什么呢？好像是是初始值0？
看看PAGEDIRADDR_REMOTE在哪个地方被引用:

第一行是第二行的软链接文件，其实就是Memory.h文件：


可以看到myPageDir[DIRENTRY(pageDirAddr)]其实转化为物理地址就是
kernelPageDir[DIRENTRY(pageDirAddr)]，其中DIRENTRY(pageDirAddr)为
DIRENTRY(PAGEDIRADDR_REMOTE)=2，即
kernelPageDir[2] = p->getPageDirectory() | (PAGE_PRESENT|PAGE_RW|PAGE_PINNED|prot);
进程的页目录地址：



很明显，remPageDir = 0x00801000线性地址最终指向的是pageDir[DIRENTRY(PAGETABFROM) ]的内容，即pageDir[1]：
pageDirAddr | PAGE_PRESENT | PAGE_RW，特定进程的页目录物理地址，作用与kernelPageDir一样，只不过一个是针对系统内核，一个是针对特定的进程。最后pageDirAddr 在进程调度切换时被引用：

后续详细分析进程调度函数contextSwitch。