UNIX v6源代码分析调试之二：单步调试系统代码 main函数之 kinit1

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我是靠谱客的博主孝顺日记本，最近开发中收集的这篇文章主要介绍UNIX v6源代码分析调试之二：单步调试系统代码 main函数之 kinit1，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

环境搭建完成，该学习Main.c的main函数了。先贴上main函数的实现。

int
main(void)
{
  kinit1(end, P2V(4*1024*1024)); // phys page allocator
  kvmalloc();      // kernel page table
  mpinit();        // collect info about this machine
  lapicinit();
  seginit();       // set up segments
  cprintf("ncpu%d: starting xv6nn", cpu->id);
  picinit();       // interrupt controller
  ioapicinit();    // another interrupt controller
  consoleinit();   // I/O devices & their interrupts
  uartinit();      // serial port
  pinit();         // process table
  tvinit();        // trap vectors
  binit();         // buffer cache
  fileinit();      // file table
  iinit();         // inode cache
  ideinit();       // disk
  if(!ismp)
    timerinit();   // uniprocessor timer
  startothers();   // start other processors
  kinit2(P2V(4*1024*1024), P2V(PHYSTOP)); // must come after startothers()
  userinit();      // first user process
  // Finish setting up this processor in mpmain.
  mpmain();
}

这里调用了很多初始化的函数。操作系统的初始化其实是很繁重的工作，很多时候也隐藏着各种知识点。

这么多函数，贪多嚼不烂，一个一个函数进行调试和学习吧。

首先是 kinit1 函数的实现。

kinit1(end, P2V(4*1024*1024)); // phys page allocator

void
kinit1(void *vstart, void *vend)
{
  initlock(&kmem.lock, "kmem");
  kmem.use_lock = 0;
  freerange(vstart, vend);
}

kinit1 函数就是内核内存的初始化，把虚拟内存地址vstart到vend的地址进行初始化。

首先入参vstart为end，end的值是多少呢，又是怎么来的呢？

extern char end[]; // first address after kernel loaded from ELF file

end是全局变量，但是在Unix v6代码中只有声明，没有定义。先单步看看end的值是多少吧，如下图：

我们知道内核的虚拟起始地址是0x80100000，这里end的值为0x801126fc。通过一番查找，发现end是ld链接器的内置变量。

这个变量用来表示elf文件装载到内存之后的起始地址。在Kernel.ld中对end变量进行赋值，这里bss段加载完成之后即为end的地址。

	.bss : {
		*(.bss)
	}

	PROVIDE(end = .);

执行objdump命令，可以看到.bss段起始地址0x8010b5a0+0x0000715c = 0x801126fc, 等于end的地址。

接着看freerange函数。

void
freerange(void *vstart, void *vend)
{
  char *p;
  p = (char*)PGROUNDUP((uint)vstart);
  for(; p + PGSIZE <= (char*)vend; p += PGSIZE)
    kfree(p);
}

这里每次释放PGSIZE（4K）字节的大小。然后形成free的链表。这些free的链表即用来分配内存。

void
kfree(char *v)
{
  struct run *r;

  if((uint)v % PGSIZE || v < end || v2p(v) >= PHYSTOP)
    panic("kfree");

  // Fill with junk to catch dangling refs.
  memset(v, 1, PGSIZE);

  if(kmem.use_lock)
    acquire(&kmem.lock);
  r = (struct run*)v;
  r->next = kmem.freelist;
  kmem.freelist = r;
  if(kmem.use_lock)
    release(&kmem.lock);
}

kfree即把要释放的内存初始化为1，同时把释放的内存形成链表的形式。具体如下图：