文件结构调整：将内存映射有关代码移动到mmap.c

kernel/mm/Makefile

@@ -2,7 +2,7 @@
 CFLAGS += -I .
 
 
-all:mm.o slab.o mm-stat.o
+all:mm.o slab.o mm-stat.o vma.o mmap.o
 
 mm.o: mm.c
 	gcc $(CFLAGS) -c mm.c -o mm.o
@@ -12,3 +12,9 @@ slab.o: slab.c
 
 mm-stat.o: mm-stat.c
 	gcc $(CFLAGS) -c mm-stat.c -o mm-stat.o
+
+vma.o: vma.c
+	gcc $(CFLAGS) -c vma.c -o vma.o
+
+mmap.o: mmap.c
+	gcc $(CFLAGS) -c mmap.c -o mmap.o

kernel/mm/mm.c

@@ -9,40 +9,10 @@
 #include <common/errno.h>
 #include <debug/traceback/traceback.h>
 
-static ul Total_Memory = 0;
-static ul total_2M_pages = 0;
-static ul root_page_table_phys_addr = 0; // 内核层根页表的物理地址
-// #pragma GCC push_options
-// #pragma GCC optimize("O3")
+uint64_t mm_Total_Memory = 0;
+uint64_t mm_total_2M_pages = 0;
 
 struct memory_desc memory_management_struct = {{0}, 0};
-/**
- * @brief 虚拟地址长度所需要的entry数量
- *
- */
-typedef struct
-{
-    int64_t num_PML4E;
-    int64_t num_PDPTE;
-    int64_t num_PDE;
-    int64_t num_PTE;
-} mm_pgt_entry_num_t;
-
-/**
- * @brief 计算虚拟地址长度对应的页表entry数量
- *
- * @param length 长度
- * @param ent 返回的entry数量结构体
- */
-static void mm_calculate_entry_num(uint64_t length, mm_pgt_entry_num_t *ent)
-{
-    if (ent == NULL)
-        return;
-    ent->num_PML4E = (length + (1UL << PAGE_GDT_SHIFT) - 1) >> PAGE_GDT_SHIFT;
-    ent->num_PDPTE = (length + PAGE_1G_SIZE - 1) >> PAGE_1G_SHIFT;
-    ent->num_PDE = (length + PAGE_2M_SIZE - 1) >> PAGE_2M_SHIFT;
-    ent->num_PTE = (length + PAGE_4K_SIZE - 1) >> PAGE_4K_SHIFT;
-}
 
 /**
  * @brief 从页表中获取pdt页表项的内容
@@ -92,7 +62,7 @@ void mm_init()
         io_mfence();
         //可用的内存
         if (mb2_mem_info->type == 1)
-            Total_Memory += mb2_mem_info->len;
+            mm_Total_Memory += mb2_mem_info->len;
 
         kdebug("[i=%d] mb2_mem_info[i].type=%d, mb2_mem_info[i].addr=%#018lx", i, mb2_mem_info[i].type, mb2_mem_info[i].addr);
         // 保存信息到mms
@@ -105,7 +75,7 @@ void mm_init()
         if (mb2_mem_info[i].type > 4 || mb2_mem_info[i].len == 0 || mb2_mem_info[i].type < 1)
             break;
     }
-    printk("[ INFO ] Total amounts of RAM : %ld bytes\n", Total_Memory);
+    printk("[ INFO ] Total amounts of RAM : %ld bytes\n", mm_Total_Memory);
 
     // 计算有效内存页数
     io_mfence();
@@ -123,9 +93,9 @@ void mm_init()
         if (addr_end <= addr_start)
             continue;
         io_mfence();
-        total_2M_pages += ((addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT);
+        mm_total_2M_pages += ((addr_end - addr_start) >> PAGE_2M_SHIFT);
     }
-    kinfo("Total amounts of 2M pages : %ld.", total_2M_pages);
+    kinfo("Total amounts of 2M pages : %ld.", mm_total_2M_pages);
 
     // 物理地址空间的最大地址（包含了物理内存、内存空洞、ROM等）
     ul max_addr = memory_management_struct.e820[memory_management_struct.len_e820].BaseAddr + memory_management_struct.e820[memory_management_struct.len_e820].Length;
@@ -370,7 +340,7 @@ struct Page *alloc_pages(unsigned int zone_select, int num, ul flags)
             }
         }
     }
-    kBUG("Cannot alloc page, ZONE=%d\tnums=%d, total_2M_pages=%d", zone_select, num, total_2M_pages);
+    kBUG("Cannot alloc page, ZONE=%d\tnums=%d, mm_total_2M_pages=%d", zone_select, num, mm_total_2M_pages);
     return NULL;
 }
 
@@ -499,166 +469,6 @@ void page_table_init()
     kinfo("Page table Initialized. Affects:%d", js);
 }
 
-/**
- * @brief 将物理地址映射到页表的函数
- *
- * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置
- * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置
- * @param length 要映射的区域的长度（字节）
- * @param flags 标志位
- * @param use4k 是否使用4k页
- */
-int mm_map_phys_addr(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool use4k)
-{
-    uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3();
-
-    return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, false, true, use4k);
-}
-
-int mm_map_phys_addr_user(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags)
-{
-    uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3();
-    return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, true, true, false);
-}
-
-/**
- * @brief 将将物理地址填写到进程的页表的函数
- *
- * @param proc_page_table_addr 页表的基地址
- * @param is_phys 页表的基地址是否为物理地址
- * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置
- * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置
- * @param length 要映射的区域的长度（字节）
- * @param user 用户态是否可访问
- * @param flush 是否刷新tlb
- * @param use4k 是否使用4k页
- */
-int mm_map_proc_page_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool user, bool flush, bool use4k)
-{
-
-    // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址
-    mm_pgt_entry_num_t pgt_num;
-    mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num);
-    // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE);
-    // 已映射的内存大小
-    uint64_t length_mapped = 0;
-
-    uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff);
-    uint64_t *pml4_ptr;
-    if (is_phys)
-        pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)));
-    else
-        pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL));
-
-    // 循环填写顶层页表
-    for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id)
-    {
-        // 剩余需要处理的pml4E -1
-        --(pgt_num.num_PML4E);
-
-        ul *pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id;
-
-        // 创建新的二级页表
-        if (*pml4e_ptr == 0)
-        {
-            ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
-            memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE);
-            set_pml4t(pml4e_ptr, mk_pml4t(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_PGT : PAGE_KERNEL_PGT)));
-        }
-
-        uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff);
-        uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL));
-        // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr);
-
-        // 循环填写二级页表
-        for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id)
-        {
-            --pgt_num.num_PDPTE;
-            uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id);
-            // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr);
-
-            // 创建新的三级页表
-            if (*pdpte_ptr == 0)
-            {
-                ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
-                memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE);
-                set_pdpt(pdpte_ptr, mk_pdpt(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_DIR : PAGE_KERNEL_DIR)));
-                // kdebug("created new pdt, *pdpte_ptr=%#018lx, virt_addr=%#018lx", *pdpte_ptr, virt_addr);
-            }
-
-            uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff);
-            uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL));
-            // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr);
-
-            // 循环填写三级页表，初始化2M物理页
-            for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id)
-            {
-                --pgt_num.num_PDE;
-                // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址
-                ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id;
-
-                // ====== 使用4k页 =======
-                if (unlikely(use4k))
-                {
-                    // kdebug("use 4k");
-                    if (*pde_ptr == 0)
-                    {
-                        // 创建四级页表
-                        // kdebug("create PT");
-                        uint64_t *vaddr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
-                        memset(vaddr, 0, PAGE_4K_SIZE);
-                        set_pdt(pde_ptr, mk_pdt(virt_2_phys(vaddr), (user ? PAGE_USER_PDE : PAGE_KERNEL_PDE)));
-                    }
-                    else if (unlikely(*pde_ptr & (1 << 7)))
-                    {
-                        // 当前页表项已经被映射了2MB物理页
-                        goto failed;
-                    }
-
-                    uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff);
-                    uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL));
-
-                    // 循环填写4级页表，初始化4K页
-                    for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id)
-                    {
-                        --pgt_num.num_PTE;
-                        uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id;
-
-                        if (unlikely(*pte_ptr != 0))
-                        {
-                            kwarn("pte already exists.");
-                            length_mapped += PAGE_4K_SIZE;
-                        }
-
-                        set_pt(pte_ptr, mk_pt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_4K_PAGE : PAGE_KERNEL_4K_PAGE)));
-                    }
-                }
-                // ======= 使用2M页 ========
-                else
-                {
-                    if (unlikely(*pde_ptr != 0 && user))
-                    {
-                        // 如果是用户态可访问的页，则释放当前新获取的物理页
-                        if (likely((((ul)phys_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) < total_2M_pages)) // 校验是否为内存中的物理页
-                            free_pages(Phy_to_2M_Page((ul)phys_addr_start + length_mapped), 1);
-                        length_mapped += PAGE_2M_SIZE;
-                        continue;
-                    }
-                    // 页面写穿，禁止缓存
-                    set_pdt(pde_ptr, mk_pdt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_PAGE : PAGE_KERNEL_PAGE)));
-                    length_mapped += PAGE_2M_SIZE;
-                }
-            }
-        }
-    }
-    if (likely(flush))
-        flush_tlb();
-    return 0;
-failed:;
-    kerror("Map memory failed. use4k=%d, vaddr=%#018lx, paddr=%#018lx", use4k, virt_addr_start, phys_addr_start);
-    return -EFAULT;
-}
-
 /**
  * @brief 从页表中获取pdt页表项的内容
  *
@@ -695,113 +505,6 @@ uint64_t mm_get_PDE(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr, bool cl
         return *tmp;
 }
 
-/**
- * @brief 从页表中清除虚拟地址的映射
- *
- * @param proc_page_table_addr 页表的地址
- * @param is_phys 页表地址是否为物理地址
- * @param virt_addr_start 要清除的虚拟地址的起始地址
- * @param length 要清除的区域的长度
- */
-void mm_unmap_proc_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul length)
-{
-
-    // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址
-    mm_pgt_entry_num_t pgt_num;
-    mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num);
-    // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE);
-    // 已取消映射的内存大小
-    uint64_t length_unmapped = 0;
-
-    uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff);
-    uint64_t *pml4_ptr;
-    if (is_phys)
-        pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)));
-    else
-        pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL));
-
-    // 循环填写顶层页表
-    for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id)
-    {
-        // 剩余需要处理的pml4E -1
-        --(pgt_num.num_PML4E);
-
-        ul *pml4e_ptr = NULL;
-        pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id;
-
-        // 二级页表不存在
-        if (*pml4e_ptr == 0)
-        {
-            continue;
-        }
-
-        uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff);
-        uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL));
-        // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr);
-
-        // 循环处理二级页表
-        for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id)
-        {
-            --pgt_num.num_PDPTE;
-            uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id);
-            // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr);
-
-            // 三级页表为空
-            if (*pdpte_ptr == 0)
-            {
-                continue;
-            }
-
-            uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff);
-            uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL));
-            // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr);
-
-            // 循环处理三级页表
-            for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id)
-            {
-                --pgt_num.num_PDE;
-                // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址
-                ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id;
-
-                // 存在4级页表
-                if (unlikely(((*pde_ptr) & (1 << 7)) == 0))
-                {
-                    // 存在4K页
-                    uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff);
-                    uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL));
-                    uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id;
-
-                    // 循环处理4K页表
-                    for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id, ++pte_ptr)
-                    {
-                        --pgt_num.num_PTE;
-                        // todo: 当支持使用slab分配4K内存作为进程的4K页之后，在这里需要释放这些4K对象
-                        *pte_ptr = 0;
-                        length_unmapped += PAGE_4K_SIZE;
-                    }
-
-                    // 4级页表已经空了，释放页表
-                    if (unlikely(mm_check_page_table(pt_ptr)) == 0)
-                        kfree(pt_ptr);
-                }
-                else
-                {
-                    *pde_ptr = 0;
-                    length_unmapped += PAGE_2M_SIZE;
-                }
-            }
-
-            // 3级页表已经空了，释放页表
-            if (unlikely(mm_check_page_table(pd_ptr)) == 0)
-                kfree(pd_ptr);
-        }
-        // 2级页表已经空了，释放页表
-        if (unlikely(mm_check_page_table(pdpt_ptr)) == 0)
-            kfree(pdpt_ptr);
-    }
-    flush_tlb();
-}
-
 /**
  * @brief 从mms中寻找Page结构体
  *
@@ -971,7 +674,7 @@ bool mm_check_mapped(ul page_table_phys_addr, uint64_t virt_addr)
  */
 int8_t mm_is_2M_page(uint64_t paddr)
 {
-    if (likely((paddr >> PAGE_2M_SHIFT) < total_2M_pages))
+    if (likely((paddr >> PAGE_2M_SHIFT) < mm_total_2M_pages))
         return 1;
     else
         return 0;

kernel/mm/mm.h

@@ -4,7 +4,6 @@
 #include <mm/mm-types.h>
 #include <process/process.h>
 
-
 // 每个页表的项数
 // 64位下，每个页表4k，每条页表项8B，故一个页表有512条
 #define PTRS_PER_PGT 512
@@ -381,6 +380,7 @@ ul set_page_attr(struct Page *page, ul flags);
 #define VM_SHARED (1 << 3)
 #define VM_IO (1 << 4) // MMIO的内存区域
 #define VM_SOFTDIRTY (1 << 5)
+#define VM_MAYSHARE (1 << 6) // 该vma可被共享
 
 /* VMA basic access permission flags */
 #define VM_ACCESS_FLAGS (VM_READ | VM_WRITE | VM_EXEC)
@@ -420,7 +420,22 @@ static inline bool vma_is_accessible(struct vm_area_struct *vma)
     return vma->vm_flags & VM_ACCESS_FLAGS;
 }
 
-/** 
+/**
+ * @brief 获取一块新的vma结构体，并将其与指定的mm进行绑定
+ * 
+ * @param mm 与VMA绑定的内存空间分布结构体
+ * @return struct vm_area_struct* 新的VMA
+ */
+struct vm_area_struct * vm_area_alloc(struct mm_struct *mm);
+
+/**
+ * @brief 释放vma结构体
+ * 
+ * @param vma 待释放的vma结构体
+ */
+void vm_area_free(struct vm_area_struct *vma);
+
+/**
  * @brief 重新初始化页表的函数
  * 将所有物理页映射到线性地址空间
  */

kernel/mm/mmap.c

@@ -0,0 +1,301 @@
+#include "mm.h"
+#include "slab.h"
+#include <common/compiler.h>
+
+extern uint64_t mm_total_2M_pages;
+
+/**
+ * @brief 虚拟地址长度所需要的entry数量
+ *
+ */
+typedef struct
+{
+    int64_t num_PML4E;
+    int64_t num_PDPTE;
+    int64_t num_PDE;
+    int64_t num_PTE;
+} mm_pgt_entry_num_t;
+
+/**
+ * @brief 计算虚拟地址长度对应的页表entry数量
+ *
+ * @param length 长度
+ * @param ent 返回的entry数量结构体
+ */
+static void mm_calculate_entry_num(uint64_t length, mm_pgt_entry_num_t *ent)
+{
+    if (ent == NULL)
+        return;
+    ent->num_PML4E = (length + (1UL << PAGE_GDT_SHIFT) - 1) >> PAGE_GDT_SHIFT;
+    ent->num_PDPTE = (length + PAGE_1G_SIZE - 1) >> PAGE_1G_SHIFT;
+    ent->num_PDE = (length + PAGE_2M_SIZE - 1) >> PAGE_2M_SHIFT;
+    ent->num_PTE = (length + PAGE_4K_SIZE - 1) >> PAGE_4K_SHIFT;
+}
+
+/**
+ * @brief 将物理地址映射到页表的函数
+ *
+ * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置
+ * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置
+ * @param length 要映射的区域的长度（字节）
+ * @param flags 标志位
+ * @param use4k 是否使用4k页
+ */
+int mm_map_phys_addr(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool use4k)
+{
+    uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3();
+
+    return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, false, true, use4k);
+}
+
+int mm_map_phys_addr_user(ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags)
+{
+    uint64_t global_CR3 = (uint64_t)get_CR3();
+    return mm_map_proc_page_table(global_CR3, true, virt_addr_start, phys_addr_start, length, flags, true, true, false);
+}
+
+/**
+ * @brief 将将物理地址填写到进程的页表的函数
+ *
+ * @param proc_page_table_addr 页表的基地址
+ * @param is_phys 页表的基地址是否为物理地址
+ * @param virt_addr_start 要映射到的虚拟地址的起始位置
+ * @param phys_addr_start 物理地址的起始位置
+ * @param length 要映射的区域的长度（字节）
+ * @param user 用户态是否可访问
+ * @param flush 是否刷新tlb
+ * @param use4k 是否使用4k页
+ */
+int mm_map_proc_page_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul phys_addr_start, ul length, ul flags, bool user, bool flush, bool use4k)
+{
+
+    // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址
+    mm_pgt_entry_num_t pgt_num;
+    mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num);
+    // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE);
+    // 已映射的内存大小
+    uint64_t length_mapped = 0;
+
+    uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff);
+    uint64_t *pml4_ptr;
+    if (is_phys)
+        pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)));
+    else
+        pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL));
+
+    // 循环填写顶层页表
+    for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id)
+    {
+        // 剩余需要处理的pml4E -1
+        --(pgt_num.num_PML4E);
+
+        ul *pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id;
+
+        // 创建新的二级页表
+        if (*pml4e_ptr == 0)
+        {
+            ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
+            memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE);
+            set_pml4t(pml4e_ptr, mk_pml4t(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_PGT : PAGE_KERNEL_PGT)));
+        }
+
+        uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff);
+        uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL));
+        // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr);
+
+        // 循环填写二级页表
+        for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id)
+        {
+            --pgt_num.num_PDPTE;
+            uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id);
+            // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr);
+
+            // 创建新的三级页表
+            if (*pdpte_ptr == 0)
+            {
+                ul *virt_addr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
+                memset(virt_addr, 0, PAGE_4K_SIZE);
+                set_pdpt(pdpte_ptr, mk_pdpt(virt_2_phys(virt_addr), (user ? PAGE_USER_DIR : PAGE_KERNEL_DIR)));
+                // kdebug("created new pdt, *pdpte_ptr=%#018lx, virt_addr=%#018lx", *pdpte_ptr, virt_addr);
+            }
+
+            uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff);
+            uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL));
+            // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr);
+
+            // 循环填写三级页表，初始化2M物理页
+            for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id)
+            {
+                --pgt_num.num_PDE;
+                // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址
+                ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id;
+
+                // ====== 使用4k页 =======
+                if (unlikely(use4k))
+                {
+                    // kdebug("use 4k");
+                    if (*pde_ptr == 0)
+                    {
+                        // 创建四级页表
+                        // kdebug("create PT");
+                        uint64_t *vaddr = kmalloc(PAGE_4K_SIZE, 0);
+                        memset(vaddr, 0, PAGE_4K_SIZE);
+                        set_pdt(pde_ptr, mk_pdt(virt_2_phys(vaddr), (user ? PAGE_USER_PDE : PAGE_KERNEL_PDE)));
+                    }
+                    else if (unlikely(*pde_ptr & (1 << 7)))
+                    {
+                        // 当前页表项已经被映射了2MB物理页
+                        goto failed;
+                    }
+
+                    uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_mapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff);
+                    uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL));
+
+                    // 循环填写4级页表，初始化4K页
+                    for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id)
+                    {
+                        --pgt_num.num_PTE;
+                        uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id;
+
+                        if (unlikely(*pte_ptr != 0))
+                        {
+                            kwarn("pte already exists.");
+                            length_mapped += PAGE_4K_SIZE;
+                        }
+
+                        set_pt(pte_ptr, mk_pt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_4K_PAGE : PAGE_KERNEL_4K_PAGE)));
+                    }
+                }
+                // ======= 使用2M页 ========
+                else
+                {
+                    if (unlikely(*pde_ptr != 0 && user))
+                    {
+                        // 如果是用户态可访问的页，则释放当前新获取的物理页
+                        if (likely((((ul)phys_addr_start + length_mapped) >> PAGE_2M_SHIFT) < mm_total_2M_pages)) // 校验是否为内存中的物理页
+                            free_pages(Phy_to_2M_Page((ul)phys_addr_start + length_mapped), 1);
+                        length_mapped += PAGE_2M_SIZE;
+                        continue;
+                    }
+                    // 页面写穿，禁止缓存
+                    set_pdt(pde_ptr, mk_pdt((ul)phys_addr_start + length_mapped, flags | (user ? PAGE_USER_PAGE : PAGE_KERNEL_PAGE)));
+                    length_mapped += PAGE_2M_SIZE;
+                }
+            }
+        }
+    }
+    if (likely(flush))
+        flush_tlb();
+    return 0;
+failed:;
+    kerror("Map memory failed. use4k=%d, vaddr=%#018lx, paddr=%#018lx", use4k, virt_addr_start, phys_addr_start);
+    return -EFAULT;
+}
+
+
+/**
+ * @brief 从页表中清除虚拟地址的映射
+ *
+ * @param proc_page_table_addr 页表的地址
+ * @param is_phys 页表地址是否为物理地址
+ * @param virt_addr_start 要清除的虚拟地址的起始地址
+ * @param length 要清除的区域的长度
+ */
+void mm_unmap_proc_table(ul proc_page_table_addr, bool is_phys, ul virt_addr_start, ul length)
+{
+
+    // 计算线性地址对应的pml4页表项的地址
+    mm_pgt_entry_num_t pgt_num;
+    mm_calculate_entry_num(length, &pgt_num);
+    // kdebug("ent1=%d ent2=%d ent3=%d, ent4=%d", pgt_num.num_PML4E, pgt_num.num_PDPTE, pgt_num.num_PDE, pgt_num.num_PTE);
+    // 已取消映射的内存大小
+    uint64_t length_unmapped = 0;
+
+    uint64_t pml4e_id = ((virt_addr_start >> PAGE_GDT_SHIFT) & 0x1ff);
+    uint64_t *pml4_ptr;
+    if (is_phys)
+        pml4_ptr = phys_2_virt((ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL)));
+    else
+        pml4_ptr = (ul *)((ul)proc_page_table_addr & (~0xfffUL));
+
+    // 循环填写顶层页表
+    for (; (pgt_num.num_PML4E > 0) && pml4e_id < 512; ++pml4e_id)
+    {
+        // 剩余需要处理的pml4E -1
+        --(pgt_num.num_PML4E);
+
+        ul *pml4e_ptr = NULL;
+        pml4e_ptr = pml4_ptr + pml4e_id;
+
+        // 二级页表不存在
+        if (*pml4e_ptr == 0)
+        {
+            continue;
+        }
+
+        uint64_t pdpte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_1G_SHIFT) & 0x1ff);
+        uint64_t *pdpt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pml4e_ptr & (~0xfffUL));
+        // kdebug("pdpt_ptr=%#018lx", pdpt_ptr);
+
+        // 循环处理二级页表
+        for (; (pgt_num.num_PDPTE > 0) && pdpte_id < 512; ++pdpte_id)
+        {
+            --pgt_num.num_PDPTE;
+            uint64_t *pdpte_ptr = (pdpt_ptr + pdpte_id);
+            // kdebug("pgt_num.num_PDPTE=%ld pdpte_ptr=%#018lx", pgt_num.num_PDPTE, pdpte_ptr);
+
+            // 三级页表为空
+            if (*pdpte_ptr == 0)
+            {
+                continue;
+            }
+
+            uint64_t pde_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_2M_SHIFT) & 0x1ff);
+            uint64_t *pd_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pdpte_ptr & (~0xfffUL));
+            // kdebug("pd_ptr=%#018lx, *pd_ptr=%#018lx", pd_ptr, *pd_ptr);
+
+            // 循环处理三级页表
+            for (; (pgt_num.num_PDE > 0) && pde_id < 512; ++pde_id)
+            {
+                --pgt_num.num_PDE;
+                // 计算当前2M物理页对应的pdt的页表项的物理地址
+                ul *pde_ptr = pd_ptr + pde_id;
+
+                // 存在4级页表
+                if (unlikely(((*pde_ptr) & (1 << 7)) == 0))
+                {
+                    // 存在4K页
+                    uint64_t pte_id = (((virt_addr_start + length_unmapped) >> PAGE_4K_SHIFT) & 0x1ff);
+                    uint64_t *pt_ptr = (uint64_t *)phys_2_virt(*pde_ptr & (~0x1fffUL));
+                    uint64_t *pte_ptr = pt_ptr + pte_id;
+
+                    // 循环处理4K页表
+                    for (; pgt_num.num_PTE > 0 && pte_id < 512; ++pte_id, ++pte_ptr)
+                    {
+                        --pgt_num.num_PTE;
+                        // todo: 当支持使用slab分配4K内存作为进程的4K页之后，在这里需要释放这些4K对象
+                        *pte_ptr = 0;
+                        length_unmapped += PAGE_4K_SIZE;
+                    }
+
+                    // 4级页表已经空了，释放页表
+                    if (unlikely(mm_check_page_table(pt_ptr)) == 0)
+                        kfree(pt_ptr);
+                }
+                else
+                {
+                    *pde_ptr = 0;
+                    length_unmapped += PAGE_2M_SIZE;
+                }
+            }
+
+            // 3级页表已经空了，释放页表
+            if (unlikely(mm_check_page_table(pd_ptr)) == 0)
+                kfree(pd_ptr); 
+        }
+        // 2级页表已经空了，释放页表
+        if (unlikely(mm_check_page_table(pdpt_ptr)) == 0)
+            kfree(pdpt_ptr);
+    }
+    flush_tlb();
+}

kernel/mm/vma.c

@@ -0,0 +1,28 @@
+#include "mm.h"
+#include "slab.h"
+
+/**
+ * @brief 获取一块新的vma结构体，并将其与指定的mm进行绑定
+ * 
+ * @param mm 与VMA绑定的内存空间分布结构体
+ * @return struct vm_area_struct* 新的VMA
+ */
+struct vm_area_struct * vm_area_alloc(struct mm_struct *mm)
+{
+    struct vm_area_struct * vma = (struct vm_area_struct *)kmalloc(sizeof(struct vm_area_struct),0);
+    if(vma)
+        vma_init(vma, mm);
+    return vma;
+}
+
+/**
+ * @brief 释放vma结构体
+ * 
+ * @param vma 待释放的vma结构体
+ */
+void vm_area_free(struct vm_area_struct *vma)
+{
+    if(list_empty(&vma->list))  // 如果当前是剩余的最后一个vma
+        vma->vm_mm->vmas = NULL;
+    kfree(vma);
+}