ucore lab2 物理内存管理

**物理内存管理实验**

在前面的实验中，我们已经实现了基本的操作系统框架，包括进程管理、虚拟地址转换等功能。在本实验中，我们将重点关注物理内存管理，这是操作系统的一个重要组成部分。

###1. 物理内存管理概述物理内存管理是指在计算机系统中管理实际的物理内存（RAM）的过程。它涉及到内存分配、释放、保护等功能，以确保系统能够有效地利用物理内存资源。

###2. 物理内存管理需求在实现物理内存管理之前，我们需要考虑以下几个方面：

* **内存碎片化**：当系统中有多个小块的空闲内存时，可能会导致内存碎片化，从而影响系统性能。
* **内存保护**：为了防止进程之间的内存冲突，我们需要实现内存保护机制。
* **内存分配和释放**：我们需要能够有效地分配和释放物理内存，以满足系统的需求。

###3. 物理内存管理实现在 UCore 中，我们使用一个称为 `mem_region` 的结构体来表示一块连续的物理内存区域。这个结构体包含了以下信息：

* `start`:该区域的起始地址。
* `end`:该区域的结束地址。
* `status`:该区域的状态（空闲或已分配）。

我们还定义了一个称为 `mem_manager` 的结构体来管理物理内存。这个结构体包含了以下信息：

* `free_list`:一个链表，用于存储所有可用的物理内存区域。
* `allocated_list`:一个链表，用于存储已经分配的物理内存区域。

###4. 内存分配和释放当系统需要分配一块物理内存时，我们会从 `free_list` 中找到一个满足需求的区域。如果没有可用的区域，则会触发 `oom`（出错）异常。

c// 从 free_list 中分配一块物理内存void* mem_alloc(size_t size) {
 // 找到满足需求的区域 struct mem_region* region = find_free_region(size);
 if (region == NULL) {
 // 如果没有可用的区域，则触发 oom 异常 panic("OOM: unable to allocate memory");
 }
 // 将区域从 free_list 移除并添加到 allocated_list 中 remove_from_free_list(region);
 add_to_allocated_list(region);
 return region->start;
}

//释放一块物理内存void mem_free(void* addr, size_t size) {
 // 找到需要释放的区域 struct mem_region* region = find_allocated_region(addr, size);
 if (region == NULL) {
 panic("Invalid memory address");
 }
 // 将区域从 allocated_list 移除并添加到 free_list 中 remove_from_allocated_list(region);
 add_to_free_list(region);
}

c// 锁定一块物理内存区域void mem_lock(void* addr, size_t size) {
 // 找到需要锁定的区域 struct mem_region* region = find_allocated_region(addr, size);
 if (region == NULL) {
 panic("Invalid memory address");
 }
 // 将区域的状态设置为锁定 region->status = LOCKED;
}

// 解锁一块物理内存区域void mem_unlock(void* addr, size_t size) {
 // 找到需要解锁的区域 struct mem_region* region = find_allocated_region(addr, size);
 if (region == NULL) {
 panic("Invalid memory address");
 }
 // 将区域的状态设置为未锁定 region->status = UNLOCKED;
}