Linux 0.11内核源码分析：物理内存划分
2024-02-21 18:10:44
Linux 0.11 内核中 ** main 函数的传奇：内存分配的奠基石
在计算机科学的历史长河中，Linux 0.11 内核中 main 函数的诞生标志着计算机世界的一个关键时刻。这个看似简单的函数肩负着将物理内存划分为不同区域的重任，为操作系统功能的正常运作奠定了坚实的基础。让我们踏入代码的迷宫，一起探索这段传奇背后的奥秘。
序曲：引导过程中的序幕
boot/head.s 文件中的汇编代码宛如一场优雅的序曲，拉开了 main 函数登场的大幕。这段代码将 main 函数的地址压入栈中，为其隆重出场预留席位。它采用一种非凡的策略模拟 call 指令的行为，却不压入下一条指令 EIP ，为 main 函数的精彩演出做好了准备。
登场： main** 函数的亮相**
main 函数的舞台上，故事真正拉开序幕。它以一段感人的自白拉开序幕，通过精巧的操作设置了内核代码段、内核数据段、附加段段和堆栈段，为内核在保护模式下运行铺平了道路。
movl %eax, %ds //设置数据段寄存器为内核代码段
movl %eax, %es //设置附加段寄存器为内核代码段
movl %eax, %fs //设置段寄存器为内核代码段
pushl $0x10 //设置堆栈段寄存器为内核栈
pushl %eax //把内核代码段选择子压入堆栈
划分物理内存：奠基石的构建
接下来，main 函数开始了将物理内存划分成不同区域的关键任务。它首先分配了 64KB 的内核代码段和 64KB 的内核数据段，然后为堆栈分配了 64KB 的空间。这些区域在物理内存中的位置如下：
- 内核代码段：0x00000000 - 0x0000FFFF
- 内核数据段：0x00010000 - 0x0001FFFF
- 堆栈：0x00020000 - 0x0002FFFF
预留空间：为 IO 设备做准备
main 函数随后为早期 IO 设备预留了 64KB 的内存空间，范围从 0x0009FC00 到 0x000A0000 。这段空间将用于初始化键盘、鼠标和其他硬件设备，为这些设备的正常运行做好准备。
分配堆：动态内存分配的舞台
最后，main 函数为内核堆分配了 384KB 的内存，位于 0x00100000 到 0x001FFFFF 。内核堆将用于动态分配内存，满足操作系统运行时的需求，为各种程序的运行提供了必要的空间。
尾声： main** 函数的传奇**
Linux 0.11 内核中的 main 函数通过一系列巧妙的内存划分操作，为整个操作系统的成功运行奠定了基础。它的代码简洁而优雅，展现了内核开发人员的非凡智慧。这段代码不仅是技术上的杰作，更是计算机科学史上的一个里程碑，引领着我们踏入了现代操作系统时代。
常见问题解答
- **** main** 函数在 Linux 操作系统中扮演什么角色？**
答：main 函数是 Linux 内核引导过程中的关键部分，负责将物理内存划分为不同的区域，为操作系统功能的正常运作奠定基础。
- **** main** 函数如何设置内核代码段、数据段和堆栈段？**
答：main 函数通过一系列 movl 和 pushl 指令将内核代码段选择子压入相关段寄存器和堆栈段寄存器，从而设置了这些段。
- 为早期 IO 设备预留内存空间的目的是什么？
答：为早期 IO 设备预留内存空间是为了初始化键盘、鼠标和其他硬件设备，确保这些设备在操作系统启动后能够正常运行。
- 内核堆在 Linux 内核中扮演什么角色？
答：内核堆是一个动态内存分配区域，用于满足操作系统运行时的内存需求，为各种程序的运行提供必要的空间。
- **** main** 函数的代码是否可以在现代 Linux 内核中找到？**
答：main 函数的原始代码在现代 Linux 内核中可能已经过修改或重写，但它所执行的关键内存分配功能仍然是操作系统引导过程中的一个重要组成部分。
