xv6 在 entry.S 中开启分页

启用分页机制需要完成下面三步

1. 准备好页目录表和页表
2. 将页表地址写入控制寄存器 cr3
3. 将寄存器 cr0 的 PG 位置 1

../../study/os/xv6-public/entry.S

entry 阶段使用 CR4_PSE 的 4M 大页映射，这里的前提是做以下操作

1. 需要 Pentium 以上的 CPU
2. CR4 中的 PSE 位（第 4 位）为 1
3. 页目录项的 PS 位（第 7 位）为 1

通过 qemu 验证开启分页后

(qemu) help info tlb
info tlb  -- show virtual to physical memory mappings
(qemu) help info mem
info mem  -- show the active virtual memory mappings
(qemu) info tlb
0000000000000000: 0000000000000000 --P-A---W
0000000080000000: 0000000000000000 --P-----W
(qemu) info mem
0000000000000000-0000000000400000 0000000000400000 -rw
0000000080000000-0000000080400000 0000000000400000 -rw
(qemu)

gdb 调试分页

(gdb) b main
Breakpoint 2 at 0x80103060: file main.c, line 20.
(gdb) c
Continuing.
=> 0x80103060 <main>:   lea    0x4(%esp),%ecx

Thread 1 hit Breakpoint 2, main () at main.c:20
20        kinit1(end, P2V(4*1024*1024)); // phys page allocator
(gdb) info reg cr3
cr3            0x109000            [ PDBR=265 PCID=0 ]
(gdb) x/8x 0x109000
0x109000:       0x000000a3      0x00000000      0x00000000      0x00000000
0x109010:       0x00000000      0x00000000      0x00000000      0x00000000
(gdb) p *(int *)0x109000
$1 = 163
(gdb) p/x *(int *)0x109000
$2 = 0xa3
(gdb) p/t *(int *)0x109000
$3 = 10100011
(gdb)

1. end 查看手册，获取 extern char end[]; 细节

   man 3 end
       

2. kinit1 初始化内存
   • kmem.freelist 初始化链表
   • 头插法
   • kfree 初始化页面

   (gdb) x/8x 0x803fc000
   0x803fc000:     0x803fb000      0x01010101      0x01010101      0x01010101
   0x803fc010:     0x01010101      0x01010101      0x01010101      0x01010101
       

3. memset 初始化块内存
   • 内联汇编设置内存值