Linux物理内存探测

linux在被bootloader加载到内存后， cpu最初执行的linux内核代码是/header.S文件中的start_of_setup函数，这个函数在做了一些准备工作后会跳转到boot目下文件main.c的main函数执行，在这个main函数中我们可以第一次看到与内存管理相关的代码，这段代码调用detect_memeory（）函数检测系统物理内存在header.S中执行下面汇编代码：

start_of_setup:
.....
# Jump to C code （should not return）
calll main
.....

跳到boot目录下的main.c文件中

void main（void）
{
......
/* Detect memory layout */
detect_memory（）;/*内存探测函数*/
......
}

int detect_memory（void）
{
int err = -1;
if （detect_memory_e820（） > 0）
err = 0;
if （！detect_memory_e801（））
err = 0;
if （！detect_memory_88（））
err = 0;
return err;
}

由上面的代码可知，linux内核会分别尝试调用detect_memory_e820（）、detcct_memory_e801（）、detect_memory_88（）获得系统物理内存布局，这3个函数内部其实都会以内联汇编的形式调用bios中断以取得内存信息，该中断调用形式为int 0x15，同时调用前分别把AX寄存器设置为0xe820h、0xe801h、0x88h，关于0x15号中断有兴趣的可以去查询相关手册。下面分析detect_memory_e820（）的代码，其它代码基本一样。

#define SMAP 0x534d4150 /* ASCII "SMAP" */
/*由于历史原因，一些i/o设备也会占据一部分内存
物理地址空间，因此系统可以使用的物理内存空
间是不连续的，系统内存被分成了很多段，每个段
的属性也是不一样的。int 0x15 查询物理内存时每次
返回一个内存段的信息，因此要想返回系统中所有
的物理内存，我们必须以迭代的方式去查询。
detect_memory_e820（）函数把int 0x15放到一个do-while循环里，
每次得到的一个内存段放到struct e820entry里，而
struct e820entry的结构正是e820返回结果的结构！而像
其它启动时获得的结果一样，最终都会被放到
boot_params里，e820被放到了 boot_params.e820_map。
*/
static int detect_memory_e820（void）
{
int count = 0;/*用于记录已检测到的物理内存数目*/
struct biosregs ireg, oreg;
struct e820entry *desc = boot_params.e820_map;
static struct e820entry buf; /* static so it is zeroed */
initregs（&ireg）;/*初始化ireg中的相关寄存器*/
ireg.ax = 0xe820;
ireg.cx = sizeof buf;/*e820entry数据结构大小*/
ireg.edx = SMAP;/*标识*/
ireg.di = （size_t）&buf;/*int15返回值的存放处*/
/*
* Note: at least one BIOS is known which assumes that the
* buffer pointed to by one e820 call is the same one as
* the previous call, and only changes modified fields. Therefore,
* we use a temporary buffer and copy the results entry by entry.
*
* This routine deliberately does not try to account for
* ACPI 3+ extended attributes. This is because there are
* BIOSes in the field which report zero for the valid bit for
* all ranges, and we don"t currently make any use of the
* other attribute bits. Revisit this if we see the extended
* attribute bits deployed in a meaningful way in the future.
*/
do {
/*在执行这条内联汇编语句时输入的参数有：
eax寄存器=0xe820
dx寄存器=’SMAP’
edi寄存器=desc
ebx寄存器=next
ecx寄存器=size
返回给c语言代码的参数有：
id=eax寄存器
rr=edx寄存器
ext=ebx寄存器
size=ecx寄存器
desc指向的内存地址在执行0x15中断调用时被设置
*/
intcall（0x15, &ireg, &oreg）;
/*选择下一个*/
ireg.ebx = oreg.ebx; /* for next iteration... */
/* BIOSes which terminate the chain with CF = 1 as opposed
to %ebx = 0 don"t always report the SMAP signature on
the final, failing, probe. */
if （oreg.eflags & X86_EFLAGS_CF）
break;
/* Some BIOSes stop returning SMAP in the middle of
the search loop. We don"t know exactly how the BIOS
screwed up the map at that point, we might have a
partial map, the full map, or complete garbage, so
just return failure. */
if （oreg.eax ！= SMAP） {
count = 0;
break;
}
*desc++ = buf;/*将buf赋值给desc*/
count++;/*探测数加一*/
}
while （ireg.ebx && count < ARRAY_SIZE（boot_params.e820_map））;
/*将内存块数保持到变量中*/
return boot_params.e820_entries = count;
}

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