自從進入安全模式之后，CPU的尋址能力從1M一下子擴展到4G，物理地址＝段基址（CS）*16＋偏移地址（IP）的日子一去不復返了；可以想象，從這個時候的內存的初始化也就成為一個關鍵步驟。那么、內核究竟是怎么做的呢？
下面的代碼就是這個時候內核代碼，
.
#define RAMDISK 32 /*這個定義是我特意加上去的，原代碼中無此定義*/
#define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC)
#define DRIVE_INFO (*(struct drive_info *)0x90080)
.
void main (void)
{
ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;
drive_info = DRIVE_INFO;
memory_end = (1 << 20) + (EXT_MEM_K << 10);
memory_end &= 0xfffff000;
if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)
memory_end = 16 * 1024 * 1024;
if (memory_end > 12 * 1024 * 1024)
buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024;
else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024)
buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024;
else
buffer_memory_end = 1 * 1024 * 1024;
main_memory_start = buffer_memory_end;
#ifdef RAMDISK
main_memory_start += rd_init(main_memory_start, RAMDISK * 1024);
#endif
mem_init (main_memory_start, memory_end);
.
它完成了內存的分頁、分配工作。其中調用了其他的代碼，且看他是如何工作的：
ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV; /* #define ORIG_ROOT_DEV (*(unsigned short *)0x901FC) */
drive_info = DRIVE_INFO; /* (*(struct drive_info *)0x90080) */
他們的意思非常想近
0x901FC 和 0x90080 所在地址開始長度unsigned short與struct drive_info長度的內存空間內容，已在前面在系統引導代碼/boot/setup.s 中已做了設置
具體是:
0x90080地址開始存放的是兩個硬盤參數表，0x90080~0x9008f放了第一個硬盤的參數；0x90090~0x9009f存放了第二個硬盤的參數表，具體代碼
!第一個硬盤
mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[4*0x41] ! 取中斷向量0x41 的值，也即hd0 參數表的地址 ds:si
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov di,#0x0080 ! 傳輸的目的地址: 0x9000:0x0080 = es:di
mov cx,#0x10 ! 循環0x10次沒次一個字節，共傳輸0x10 字節。
rep
movsb
!第二個硬盤
mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[4*0x46] ! 取中斷向量0x46 的值，也即hd1 參數表的地址=ds:si
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov di,#0x0090 ! 傳輸的目的地址: 0x9000:0x0090 = es:di
mov cx,#0x10
rep
movsb
#define EXT_MEM_K (*(unsigned short *)0x90002)
其中0x90002的內容也是在Setup.s設置好的
! Get memory size (extended mem, kB) ! 下面3 句取擴展內存的大小值（KB）。
! 是調用中斷0x15，功能號ah = 0x88
! 返回：ax = 從0x100000（1M）處開始的擴展內存大小(KB)。
! 若出錯則CF 置位，ax = 出錯碼。
mov ah,#0x88
int 0x15
mov [2],ax ! 將擴展內存數值存在0x90002 處（1 個字）。
具體實現還得參考一下setup.s在此處的上下文，由于這并非該文重點就講到說到這里，其實大家在這只需要知道，EXT_MEM_K是當前物理內存的1M以后的擴展內存就可以了。
（如果你對(*(unsigned short *)0x90002) 不了解什么意思 那么請參考前一篇指針文章。）
memory_end = (1 << 20) + (EXT_MEM_K << 10); /*后面會看到內核的將占用1M的空間*/
可以知道 memory_end = 1024(K) + EXT_MEM_K(K) /*注意單位*/
memory_end &= 0xfffff000; /*因為以后的操作都是對整的4空間當一個整體進行的*/
忽略小于等于4K大小的內存，也就是說經過這個設置，linux內存的每一頁大小為4K。
也許有人搞不清楚4K怎么算得？
上面將memory_end（以二進制方式）底上的12位(0xfff)全設0，2的12次方bits恰好是4K。
if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)
memory_end = 16 * 1024 * 1024;
這里設置內存大大小最終不超過16M
也許有的人會怎么想：不是說總內存可以用到4G嗎？這里怎么~~~，且看下面
if (memory_end > 12 * 1024 * 1024) /*如果內存>12Mb，則設置緩沖區末端=4Mb*/
buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024;
else if (memory_end > 6 * 1024 * 1024) /* 否則如果內存>6Mb，則設置緩沖區末端=2Mb*/
buffer_memory_end = 2 * 1024 * 1024;
else
buffer_memory_end = 1 * 1024 * 1024; /* 緩沖區地址不小于1M*/
接下來根據memory_end的大小設置緩沖區大小，根據前面情況如果內存比較到那么緩沖區就搞大點，小的話就只能省點用了。
main_memory_start = buffer_memory_end;
將主內存起始地址 = 緩沖區的結束地址
#ifdef RAMDISK /* 如果定義了虛擬盤，則主內存將減少。*/
main_memory_start += rd_init (main_memory_start, RAMDISK * 1024);
#endif
這個時候還要看看有沒有分配虛擬盤，我在最前面的代碼加了一個define在這里得到發揮作用了。
前面對 rd_init這個函數做了如下定義 extern long rd_init (long mem_start, int length);
它的作用是：虛擬盤初始化，該函數在“kernel/blk_drv/ramdisk.c”中實現
/**//* 返回內存虛擬盤ramdisk 所需的內存量 */
long
rd_init (long mem_start, int length)
{
int i;
char *cp;
blk_dev[MAJOR_NR].request_fn = DEVICE_REQUEST;
rd_start = (char *) mem_start;
rd_length = length;
cp = rd_start;
for (i = 0; i < length; i++)
*cp++ = '\0';/**//*ramdisk內存空間初始化全為'\0'(null)*/
return (length);
}
可以在該目錄下的 blk.h 中找到如下信息
#define NR_BLK_DEV 7 / 塊設備的數量。*/
extern struct blk_dev_struct blk_dev[NR_BLK_DEV]; /* 塊設備數組，每種塊設備占用一項。*/
/* 塊設備結構。*/
struct blk_dev_struct
{
void (*request_fn) (void); /* 請求操作的函數指針。*/
struct request *current_request; /* 請求信息結構。*/
};
那么這個地方的函數指針指向誰呢？
#define DEVICE_REQUEST do_fd_request /* 設備請求函數do_fd_request()。*/
那do_fd_request函數的實現在什么地方呢？
它在/blk_dev/Ramdisk.c中
/**//* 執行虛擬盤(ramdisk)讀寫操作。程序結構與do_hd_request()類似(kernel/blk_drv/hd.c,294)。*/
void
do_rd_request (void)
{
int len;
char *addr;
INIT_REQUEST; /**//* 檢測請求的合法性(參見kernel/blk_drv/blk.h,127)。*/
/**//* 下面語句取得ramdisk 的起始扇區對應的內存起始位置和內存長度。*/
/**//* 其中sector << 9 表示sector * 512，CURRENT 定義為(blk_dev[MAJOR_NR].current_request)。*/
addr = rd_start + (CURRENT->sector << 9);
len = CURRENT->nr_sectors << 9;
/**//* 如果子設備號不為1 或者對應內存起始位置>虛擬盤末尾，則結束該請求，并跳轉到repeat 處*/
/**//* （定義在28 行的INIT_REQUEST 內開始處）。*/
if ((MINOR (CURRENT->dev) != 1) || (addr + len > rd_start + rd_length))
{
end_request (0);
goto repeat;
}
/**//* 如果是寫命令(WRITE)，則將請求項中緩沖區的內容復制到addr 處，長度為len 字節。*/
if (CURRENT->cmd == WRITE)
{
(void) memcpy (addr, CURRENT->buffer, len);
/**//* 如果是讀命令(READ)，則將addr 開始的內容復制到請求項中緩沖區中，長度為len 字節。*/
}
else if (CURRENT->cmd == READ)
{
(void) memcpy (CURRENT->buffer, addr, len);
/**//* 否則顯示命令不存在，死機。*/
}
else
panic ("unknown ramdisk-command");
/**//* 請求項成功后處理，置更新標志。并繼續處理本設備的下一請求項。*/
end_request (1);
goto repeat;
}
(其中sector << 9 表示sector * 512這個問題在我前前一篇文章已做了詳細的講解)
代碼中的INIT_REQUEST在blk_dev/blk.h中被 定義初始化請求宏。
#define INIT_REQUEST \
repeat: \
if (!CURRENT) \ /**//* 如果當前請求結構指針為null 則返回。*/
return;
if (MAJOR (CURRENT->dev) != MAJOR_NR)
\ /**//* 如果當前設備的主設備號不對則死機。*/
panic (DEVICE_NAME ": request list destroyed");/**//*調用內核的Kernel/printk.c中的printk函數*/
if (CURRENT->bh)
{
if (!CURRENT->bh->b_lock)
\ /**//* 如果在進行請求操作時緩沖區沒鎖定則死機。*/
panic (DEVICE_NAME ": block not locked");
}
#endif
對于這個do_rd_request涉及到對塊設備的操作，這里不做詳細講解。大家只要知道，這個函數對rd_init這個函數是對ramdisk進行初始化便可。
終于快完了，也許你會感覺看得很累，哎！我寫得更累
，
mem_init (main_memory_start, memory_end);
終于到內存初始化了，嘿嘿
假設我們現在的內存比較到，擴展內存超過16M
經過前面的操作我們大概知道內存是這樣的
______ 16M(在該版本的linux最多支持16M內存，多余的內存將被視而不見)
| . | 前面的問題在這里得到解釋
| . |
|主內存|
|———| 4M+32K(前面我定義了32)
|虛擬盤|
|———| 4M
|高速緩|
|沖區 |
|———| 1M(其實內核大小之后640K)
|內核 |
——— 0M
mem_init (main_memory_start, memory_end);最關鍵的函數出來了，
該函數在mm/memory.c中被實現，實現主內存初始化；
void
mem_init (long start_mem, long end_mem)
{
int i;
HIGH_MEMORY = end_mem;
for (i = 0; i < PAGING_PAGES; i++)
mem_map[i] = USED;
i = MAP_NR (start_mem);
end_mem -= start_mem;
end_mem >>= 12;
while (end_mem-- > 0)
mem_map[i++] = 0;
}
static long HIGH_MEMORY = 0; /* 全局變量，存放實際物理內存最高端地址16M。在該版本的linux最多支持16M內存，多余的內存將被視而不見*/
接下來的for循環用到如下定義：
#define PAGING_MEMORY (15*1024*1024) /*除內核占用的那1M內存，其他的內存都會被分頁，中共為15MB（前面已假設內存大于16M）。即，被分頁的內存最多15M（這里的15M指的是緩沖區+主內存）*/
#define PAGING_PAGES (PAGING_MEMORY>>12) /* 偏移之后恰好為分頁后的物理內存頁數*/
/*內存映射字節圖(1 字節代表1 頁內存)，每個頁面對應的字節用于標志頁面當前被引用（占用）次數。*/
static unsigned char mem_map[PAGING_PAGES] = { 0, };
#define USED 100 /* 頁面被占用標志*/
#define LOW_MEM 0x100000 /* 低端內核內存空間（1MB）。*/
#define MAP_NR(addr) (((addr)-LOW_MEM)>>12) /* 這里定義了一個函數，指定內存地址映射為頁號 i。*/
end_mem -= start_mem; /* 再計算可分頁處理的內存空間。*/
end_mem >>= 12; /* 從而計算出可用于分頁處理的頁面數。*/
while (end_mem-- > 0) /* 最后將這些可用頁面對應的頁面映射數組清零。*/
mem_map[i++] = 0;
到這里內存初始化真正完成，讓我們回顧一個整個過程吧！
設置緩沖區地址（不小與1M）==> 如果定義了ramdisk那么設置它，并將該部分內存的值全搞成'\0' ==>將主內存設置在它后面，然后對除內核（也許緩沖區在此內存區域中）占用的那空間進行分頁(每頁4K)，再對內存內存映射字節圖進行初始化。
也許你現在在想，我該找出去散下心，我快瘋了！！！ 呵呵 慢慢來 
地震讓大伙知道：居安思危，才是生存之道。
posted on 2008-02-19 00:28
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