验证与下一站

这一章的测试第一次覆盖了"内核数据结构"本身,而不只是 C++ 运行时。

QEMU 内核测试是主战场:

cmake --build build --target run-kernel-test

test_pmm 会真刀真枪地验:连续 alloc_page 若干次、看 free_page_count 是不是按预期递减;把分配到的页 free 回去、看计数回升;确认两次分配不会拿到同一页;分配到 OOM 时拿到 0。这些断言跑在真内核里(它们依赖位图静态数组、E820 解析,host 测不了)。

量产内核看统计:

cmake --build build --target run   # 或 make run

串口上会看到 [MINI] PMM: kernel_phys=0x20000, kernel_size=0x... (... pages)、marking bootloader 0x0-0x10000 used、最后一句 Total N pages (M MB), Free ... pages (... MB)。那个 Free 数字就是内核此刻能动用的物理内存总量——它得是个合理的正值(比如 QEMU 给 512MB,Free 应该是几百 MB 量级),是 0 或负就是 init 算错了。

下一站

内核现在能分配物理页了。可注意:它分到的是物理地址,而我们身处 64 位长模式、地址翻译走页表——一个裸的物理地址没法直接当指针用(除非正好在恒等映射的那 8MB 里)。要把"物理页"变成"内核能随便用的虚拟地址",我们需要一层虚拟内存管理(VMM),建内核自己的页表、做物理↔虚拟的映射。

不过在那之前,还有一件更基础的事得先办:内核现在 cli; hlt 完全不响应中断,任何异步事件(定时器、键盘)它都接不住。下一章 003 · 中断,我们给 mini kernel 装上 IDT 和 PIC,让它第一次能"被打断"并做出响应。中断和内存是内核的两条腿,这一章迈出了内存这条,下一章迈另一条。

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参考

• OSDev — Physical Memory Management(位图 vs 栈式 vs buddy 分配器取舍)、Page Frame Allocation、Detecting Memory (x86): E820。
• ld 链接脚本 — 符号即地址、&symbol 取值的约定(OSDev Linker Scripts 与 ld 手册 Symbol 一节)。
• Linux(伙伴系统)/ xv6(kalloc/页表)仅作"更高级分配器与虚拟内存"的对比参照,非本 tag 实现。
• 本 tag 源码:pmm.cpp/pmm.h、mm_defines.h、memory_literals.h、test_pmm.cpp、linker.ld。
• 调试素材提炼自 006-01-linker-symbol-access.md、006-02-object-library-global-ctors-not-called.md。