引言 #
前面已经通过lab1的这篇博文了解了内存分页的实现细节，接下来就谈谈如何具体实现内存分页
物理载体 #
通过了解KERNBASE对操作系统的影响这篇博文我们知道，其实内存分页就是完成对物理存在的一种分割和隔离，所以我们在完成内存分页系统设计之前必须要构建一个载体，完成对物理存在的一种表示。
在xv6中声明一个动态数组来代表物理内存，每一个值代表一块4k的内存页。我们主要通过offset - base得到偏移倍数，每个偏移量为4K，也就是通过(offset - base ) << 12 得到物理地址，我们看一下这个数组成员：PageInfo结构体
struct PageInfo {
struct PageInfo *pp_link;
uint16_t pp_ref;
};
主要存在两个值：一个为下一个可用的地址指针，一个为引用次数。
引用次数比较好理解，但是这个pp_link有什么用呢。其实你可用把这个结构体看做成一个由链表组成的堆栈，我们只需要保留栈顶值（page_free_list)，由于它保存下一个值地址，这样通过不断的push、pop，就能维持一个可用物理内存栈。
二级指针的妙用 #
由于前面的博客原理已经介绍的很详细了，我就不再累赘了，在这里我提一下源码中二级指针的妙用，虽然它只有短短几行，但是运行的结果却是让人大开眼界，体会到指针的神奇威力。
这段代码出现在kern/pmap.c的check_page_free_list函数中
if (only_low_memory) {
// Move pages with lower addresses first in the free
// list, since entry_pgdir does not map all pages.
struct PageInfo *pp1, *pp2;
struct PageInfo **tp[2] = { &pp1, &pp2 };
for (pp = page_free_list; pp; pp = pp->pp_link) {
int pagetype = PDX(page2pa(pp)) >= pdx_limit;
*tp[pagetype] = pp;
tp[pagetype] = &pp->pp_link;
}
*tp[1] = 0;
*tp[0] = pp2;
page_free_list = pp1;
}
主要的作用是将“栈底”的元素移到“栈顶”，首先它使用了两个一级指针（pp1、pp2），还有两个二级指针分别指向（pp1、pp2）
首先int pagetype = PDX(page2pa(pp)) >= pdx_limit;判断物理地址是否为大于4M还是小于4M，我们把物理内存页分成两组
- 小于4M A组
- 大于4M B组
对于小于4M的组，分两种情况
- 第一个小于4M的内存页（page1）
- *tp[0] (也就是pp1） 存贮了pp的值，也就是pp1 = page1
- tp[0] 存贮了pp -> link 的地址（这个没有什么用）
- A组第二个以及以后的内存页（page2）
- 上一个地址的值等于pp（没什么用）
- tp[0] 存贮了下一个空闲地址的值
对于B组来说也是一样的，最重要的是for循环结束后实现的交换
*tp[1] = 0;
B组最后一个的pp_link地址地址设置为NULL，也就相当于把他放到栈底
*tp[0] = pp2;
A组最后一个变成pp_link地址设置pp2，也就是B组的第一个接到了A组的最后面去了
page_free_list = pp1;
栈顶变成A组第一个，通过这样的“乾坤大挪移”术就将A组部分移到B组前面去了，也就实现了先使用低地址的物理内存的作用
总结 #
理解内存分页必须要了解背后的原理，了解了原理看具体实现的时候才能事半功倍。