简介
在本实验中，你将为你的操作系统写内存管理方面的代码。内存管理由两部分组成。
第一部分是内核的物理内存分配器，内核通过它来分配内存，以及在不需要时释放所分配的内存。分配器以 页 为单位分配内存，每个页的大小为 4096 字节。你的任务是去维护那个数据结构，它负责记录物理页的分配和释放，以及每个分配的页有多少进程共享它。本实验中你将要写出分配和释放内存页的全套代码。
第二个部分是虚拟内存的管理，它负责由内核和用户软件使用的虚拟内存地址到物理内存地址之间的映射。当使用内存时，x86 架构的硬件是由内存管理单元（MMU）负责执行映射操作来查阅一组页表。接下来你将要修改 JOS，以根据我们提供的特定指令去设置 MMU 的页表。
预备知识
在本实验及后面的实验中，你将逐步构建你的内核。我们将会为你提供一些附加的资源。使用 Git 去获取这些资源、提交自实验 1 以来的改变（如有需要的话）、获取课程仓库的最新版本、以及在我们的实验 2 （origin/lab2）的基础上创建一个称为 lab2 的本地分支：
athena% cd ~/6.828/lab
athena% add git
athena% git pull
Already up-to-date.
athena% git checkout -b lab2 origin/lab2
Branch lab2 set up to track remote branch refs/remotes/origin/lab2.
Switched to a new branch "lab2"
athena%上面的 git checkout -b 命令其实做了两件事情：首先它创建了一个本地分支 lab2，它跟踪给我们提供课程内容的远程分支 origin/lab2 ，第二件事情是，它改变你的 lab 目录的内容以反映 lab2 分支上存储的文件的变化。Git 允许你在已存在的两个分支之间使用 git checkout *branch-name* 命令去切换，但是在你切换到另一个分支之前，你应该去提交那个分支上你做的任何有意义的变更。
现在，你需要将你在 lab1 分支中的改变合并到 lab2 分支中，命令如下：
athena% git merge lab1
Merge made by recursive.
kern/kdebug.c | 11 +++++++++--
kern/monitor.c | 19 +++++++++++++++++++
lib/printfmt.c | 7 +++ | | |
> | 1023 | ? | 物理内存顶部 4MB 的页表 |
> | 1022 | ? | ? |
> | . | ? | ? |
> | . | ? | ? |
> | . | ? | ? |
> | 2 | 0x00800000 | ? |
> | 1 | 0x00400000 | ? |
> | 0 | 0x00000000 | [参见下一问题] |
>
>
> 2、(来自课程 3) 我们将内核和用户环境放在相同的地址空间中。为什么用户程序不能去读取和写入内核的内存？有什么特殊机制保护内核内存？
>
>
> 3、这个操作系统能够支持的最大的物理内存数量是多少？为什么？
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> 4、如果我们真的拥有最大数量的物理内存，有多少空间的开销用于管理内存？这个开销可以减少吗？
>
>
> 5、复习在 `kern/entry.S` 和 `kern/entrypgdir.c` 中的页表设置。一旦我们打开分页，EIP 仍是一个很小的数字（稍大于 1MB）。在什么情况下，我们转而去运行在 KERNBASE 之上的一个 EIP？当我们启用分页并开始在 KERNBASE 之上运行一个 EIP 时，是什么让我们能够一个很低的 EIP 上持续运行？为什么这种转变是必需的？
>
>
>
#### 地址空间布局的其它选择
在 JOS 中我们使用的地址空间布局并不是我们唯一的选择。一个操作系统可以在低位的线性地址上映射内核，而为用户进程保留线性地址的高位部分。然而，x86 内核一般并不采用这种方法，因为 x86 向后兼容模式之一（被称为“虚拟 8086 模式”）“不可改变地”在处理器使用线性地址空间的最下面部分，所以，如果内核被映射到这里是根本无法使用的。
虽然很困难，但是设计这样的内核是有这种可能的，即：不为处理器自身保留任何固定的线性地址或虚拟地址空间，而有效地允许用户级进程不受限制地使用整个 4GB 的虚拟地址空间 —— 同时还要在这些进程之间充分保护内核以及不同的进程之间相互受保护！
将内核的内存分配系统进行概括类推，以支持二次幂为单位的各种页大小，从 4KB 到一些你选择的合理的最大值。你务必要有一些方法，将较大的分配单位按需分割为一些较小的单位，以及在需要时，将多个较小的分配单位合并为一个较大的分配单位。想一想在这样的一个系统中可能会出现些什么样的问题。
这个实验做完了。确保你通过了所有的等级测试，并记得在 `answers-lab2.txt` 中写下你对上述问题的答案。提交你的改变（包括添加 `answers-lab2.txt` 文件），并在 `lab` 目录下输入 `make handin` 去提交你的实验。
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via: <https://sipb.mit.edu/iap/6.828/lab/lab2/>
作者：[Mit](https://sipb.mit.edu/iap/6.828/lab/lab2/) 译者：[qhwdw](https://github.com/qhwdw) 校对：[wxy](https://github.com/wxy)
本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
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