C 操作系统开发中的内存管理

我不确定这个问题是否与主题有关（如果不是，我很抱歉），但我想知道在创建操作系统时如何实现内存管理。我的理解是：

• 操作系统提供内存管理
• 任何编程语言（高于汇编语言，例如C）都需要已管理的内存（用于堆栈帧和堆分配）

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这听起来有点矛盾。如果编写内存管理器的工具首先需要内存管理器，那么如何编写内存管理器呢？必须在程序集中完成吗？

C不需要托管内存。您可能正在考虑

malloc

库函数，但这只是一个函数（尽管已标准化，可供用户程序使用）

易于实现的内存分配方案如下所示：

char * free_space;
void * kmalloc(size_t s) {
  char * block = free_space;
  free_space += s;
  return block;
}
// free not possible

在初始化到已知内存空闲区的开始时，必须设置指针

空闲空间

。这可能由引导加载程序通过multiboot信息给出

一个更复杂的例子是我很久以前写的

通常，内存管理分为多个阶段：

在初始化过程中，像上面这样的简单方案有助于设置像我写的那样更复杂的分配器

此分配器仅提供固定大小的块（通常为4Kb，有时也是此大小的倍数）

当更高级别的分配器的内存池被填满时，这些块会被请求。此分配器是您通常通过

malloc

调用的分配器。一个突出的例子是Doug Lea的dlmalloc

关于堆栈：编译后的代码执行堆栈指针的递增和递减。但显然，它必须设置为一些可用空间之前。对于内核，在初始化过程中，您通常只将其设置在您知道的空闲内存的某个位置，例如二进制文件的一部分。这是在组装中完成的：

lea esp, kstack
; ...
call startup_kernel
; ...
[SECTION .bss]
resb 32768
kstack:

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对于以后的进程，您可以使用内核内分配器分配一个或多个帧，并将堆栈设置为指向其末端（在堆栈递减的情况下）。来自的这个示例显示了如何为新进程设置堆栈（这在很大程度上取决于实际的内核/任务切换代码）。（在这种情况下，没有在嵌入式场景中使用的动态分配内存）。

操作系统需要为自身（内核）和用户管理内存

您似乎在询问有关用户内存管理的问题。这是通过管理分配给流程的页面来实现的。堆栈是通过分配页面进程来管理的

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堆内存管理（如malloc）分两部分完成。因为操作系统内核提供了将页面映射到进程的系统服务。其次，库管理这些页面中创建的一个或多个内存池。

我明白了！但是仍然-为了调用您的kmalloc函数，必须为函数的堆栈帧提供一个调用堆栈，对吗？编译后的函数是否使用（并管理）堆栈寄存器，以便操作系统基本上只需初始化堆栈段/指针寄存器？