linux0.11內存管理
描述linux 0.11的內存管理主要內容。
1：內存初始化
linux 0.11最大支持16MB的物理內存。
main函數和mem_init函數對內存進行了初始化。
主要使用數組mem_map[]來標記相應的內存頁是否被占用。
memory_end是用BIOS中斷調用得到的實際內存大小。
if (memory_end > 16 * 1024 * 1024)
memory_end = 16 * 1024 * 1024; # 因此最大只支持16MB內存
if (memory_end > 12*1024*1024)
buffer_memory_end = 4 * 1024 * 1024; # buffer_memory_end為高速緩存末端地址，其大小於機器總內存大小相關
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;
mem_init(main_memory_start, memory_end);
在mem_init中會對mem_map[]數組進行初始化。
在1MB~16MB之間，共有(15 * 1024 * 1024) >> 12 = 3840頁。
定義數組mem_map[3840]對應於這段內存的每一頁，在main_memory_start和memory_end之間的頁，相應的mem_map[i]的值
初始化為0，表示未使用，其余的項初始化為100，表示被占用。
2：基本頁面分配函數
有幾個基本的頁面分配和釋放的函數。
get_free_page()：返回一個空閒頁面的物理地址， 該函數就是在mem_map數組中查找值為0的項，然後轉換成頁面物理地址返回。
free_page(phy_addr)：釋放phy_addr指向的頁面， 釋放操作就是將phy_addr在mem_map中對應項的值進行減1。
get_empty_page(line_addr)：該函數的參數指定的是線性地址，要求獲得一頁物理內存，並用line_addr指向這頁內存。
void get_empty_page(unsigned long address)
{
unsigned long tmp;
if (!(tmp=get_free_page()) || !put_page(tmp, address)) {
free_page(tmp);
oom(); # 內存不夠
}
}
明顯該函數先調用get_free_page獲得一頁物理內存， 然後用put_page對這頁物理內存的物理地址和線性地址之間建立映射。
建立映射的過程：
對於32位的線性地址， 高10位表示頁目錄索引， 中間10位為頁表索引， 低12位為頁內偏移。
因此給定一個線性地址，我們就能通過頁目錄基地址和線性地址高10位來確定它的頁目錄項。
在Linux 0.11中，頁目錄基地址就是0。
put_page：
page_table = (unsigned long *) ((line_addr >> 20) & 0xffc) # 獲得頁目錄項的指針
如果該頁目錄項所指向的頁表是存在的， 則利用線性地址的中間10位，定位到頁表中的相應頁表項，
並將物理地址保存進去即可建立映射。 若頁表不存在，則用get_free_page首先分配一頁作為頁表，再去建立映射。
不管是建立映射還是進行頁表拷貝，都是先考慮頁目錄，再考慮頁表。
3：sys_fork與copy_page_tables函數
在sys_fork時會調用copy_process，copy_process中會調用copy_mem函數， 該函數會將父進程的頁表拷貝給子進程，
這是父進程和子進程會共享相應的代碼和數據段，只有當父進程或子進程對共享的內存進行寫操作時，才會為子進程分配內存，即為寫時復制。
copy_mem是調用copy_page_table進行頁表拷貝的。
copy_page_table(old_data_base, new_data_base, data_limit)
將父進程的線性地址old_data_base ~ old_data_base+data_limit對應的頁表，拷貝給子進程。
在拷貝過程中，將每個頁表項設定為只讀， 並且執行相應的mem_map[i]++（相當於添加引用計數）
4：頁出錯異常處理
有兩種不同的頁出錯：
i）頁表項指向的頁不存在，即頁表項的存在位的值為0.
ii）頁保護機制。 寫只讀頁面時出錯。
但出現頁錯誤時，會發生int 14中斷。系統會執行_page_fault:異常處理代碼。
該代碼會根據兩種不同的頁錯誤，分別執行do_no_page和do_wp_page
do_wp_page(error_code, address)
該函數主要是實現了寫時復制功能， 在copy_page_table時，將父進程和子進程的頁表都設定成了只讀，當訪問了其中一個頁面後，
會觸發中斷並執行do_wp_page函數。
此函數會分配一頁新的物理內存， 並將相應的頁表項設成可讀寫。
do_no_page(error_code, address)
該函數可處理兩種情況：
i）在應用分配內存時，內核並不會實際分配物理內存， 只有在訪問相應內存時，才會分配。
ii）在執行exec系列函數時，同樣只有在訪問相應內存時，才會去讀文件，
對於第一種情況， do_no_page直接調用get_empty_page函數，獲取一頁內存。
對於第二種情況，有兩步過程。
i）調用share_page函數。 該函數的主要目的是共享代碼和數據段。 如果一個可執行文件，已經有一個進程實例在執行，那麼
新進程可以和其他進程共享該可執行文件的代碼和數據段。
ii）如果只執行過一次該文件， 那就先調用get_free_page函數，將文件內容讀入內存，然後用put_page函數建立映射。
