鴻蒙輕內核虛擬內存基礎知識：虛擬內存進程空間編號

摘要：本文介紹了OpenHarmony鴻蒙輕內核LiteOS-A的虛擬地址空間編號知識，詳細分析進程空間編號的申請與釋放操作。

本文分享自華為雲社區《鴻蒙輕內核A核源碼分析系列四 (1) 虛擬內存進程空間編號》，作者： zhushy 。

在熟悉下OpenHarmony鴻蒙輕內核提供的虛擬內存（Virtual memory）管理模塊之前，作為預備基礎知識，我們先了解下虛擬內存進程空間編號，進程空間編號功能相對獨立，源代碼文件單獨維護。涉及的頭文件和C源代碼文件分別為arch/arm/arm/include/los_asid.h和arch/arm/arm/src/los_asid.c。本文先介紹OpenHarmony鴻蒙輕內核LiteOS-A的虛擬地址空間編號知識，然后詳細分析進程空間編號的申請與釋放操作。

1. 地址空間編號數組

虛擬內存地址空間編號取值范圍為[0,255]，256個編號對應8位數值。為了記錄256個進程地址空間編號的使用狀態需要256個比特位來維護。下述代碼中位圖字數BITMAP_NUM_WORDS(1UL << MMU_ARM_ASID_BITS)等於8，即地址空間編號數組的大小為8，每個位圖字32位，正好對應256個比特位。

#define MMU_ARM_ASID_BITS           8
......
STATIC UINTPTR g_asidPool[BITMAP_NUM_WORDS(1UL << MMU_ARM_ASID_BITS)];

2. 函數OsAllocAsid()

函數OsAllocAsid()用於分配一個地址空間編號，輸出參數UINT32 *asid記錄獲取的地址空間編號，獲取失敗時返回值為-1；獲取地址空間編號成功時返回LOS_OK。⑴處語句獲取g_asidPool數組元素中二進制位數值從左到右第一處為0的位數。⑵處如果獲取的位數大於等於0，小於256，沒有越界，說明獲取地址空間編號成功。執行⑶把該bit位設置為1，標記為已使用。⑷處設置獲取的地址空間編號。

status_t OsAllocAsid(UINT32 *asid)
{
    UINT32 flags;
    LOS_SpinLockSave(&g_cpuAsidLock, &flags);
⑴  UINT32 firstZeroBit = LOS_BitmapFfz(g_asidPool, 1UL << MMU_ARM_ASID_BITS);
⑵  if (firstZeroBit >= 0 && firstZeroBit < (1UL << MMU_ARM_ASID_BITS)) {
⑶      LOS_BitmapSetNBits(g_asidPool, firstZeroBit, 1);
⑷      *asid = firstZeroBit;
        LOS_SpinUnlockRestore(&g_cpuAsidLock, flags);
        return LOS_OK;
    }

    LOS_SpinUnlockRestore(&g_cpuAsidLock, flags);
    return firstZeroBit;
}

3. 函數OsFreeAsid

函數OsFreeAsid釋放地址空間編號，代碼比較簡單調用LOS_BitmapClrNBits()把地址編號所在的bit位清0即可。

VOID OsFreeAsid(UINT32 asid)
{
    UINT32 flags;
    LOS_SpinLockSave(&g_cpuAsidLock, &flags);
    LOS_BitmapClrNBits(g_asidPool, asid, 1);
    LOS_SpinUnlockRestore(&g_cpuAsidLock, flags);
}

總結

本文首先介紹了OpenHarmony鴻蒙輕內核LiteOS-A的虛擬地址空間編號知識，然后詳細分析進程空間編號的申請與釋放操作。

 

點擊關注，第一時間了解華為雲新鮮技術~