#interval-tree #kernel #mmap #range #mprotect #munmap

nightly no-std range-action-map

A range tree, offering interval operation in kernel memory management, and deliver ACTION to actual VmArea。一个区间树结构,用于提供 mmap / munmap / mprotect 时对内核中区间的操作;

8 releases

0.2.0 Jun 6, 2024
0.1.6 Aug 11, 2023
0.1.5 Jul 14, 2023
0.1.4 Jun 30, 2023
0.1.2 Nov 23, 2022

#122 in Memory management

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RangeAction Map

一个区间树结构,用于提供 mmap / munmap / mprotect 时对区间的操作。

使用

本项目有 std 环境和 no_std 两个选项。

如需在 std 环境使用,直接在 Cargo.toml 引入即可; 如需在内核中使用,则需要选择:

range-action-map = { path = "https://github.com/scPointer/maturin/tree/memory-area-mod/range-action-map", default-features = false }

测试

本项目来自 https://github.com/scPointer/maturin

其中 crate 源码在 https://github.com/scPointer/maturin/tree/master/range-action-map, 对这个 crate 本身的单元测试在 https://github.com/scPointer/maturin/tree/master/range-action-map-test

单元测试本身只包含对数据结构本身的测试,不涉及页表和内存分配。实际在内存中的应用见下

应用

主要在 https://github.com/scPointer/maturin/kernel 模块中, 下面的路径都以这个模块为当前路径做描述

  • src/memory/areas/mod.rs 中,描述了内核里的 VmArea 如何实现这个模块的 trait Segment
  • src/memory/vmm.rs 中,描述了内核里的 MemorySet 如何使用这个模块的 RangeActionMap
    • 以及如何使用 VmArea
  • Cargo.toml 中,描述了如何引入本模块

对外提供接口

RangeActionMap 主要提供以下操作:

  • unmap(start, end):拆分/缩短/删除部分现有区间,空出[start, end) 这一段。
  • mprotect(start, end):修改所有区间与 [start,end) 相交的部分的属性。没有被 [start, end) 覆盖的区间会被拆分。
  • mmap_fixed(start, end)unmap(start, end),并插入一个(用户给定的)新区间在[start, end)
  • mmap_anywhere(hint, len):不修改任何区间,寻找一个长为 len 且左端点不小于 hint 的空位,并插入一个(用户给定的)新区间,返回插入位置的左端点。

还提供以下接口:

  • find(pos: usize):查询一个点是否在某个区间在,如果在,返回它的引用。
  • .iter() .iter_mut():迭代器支持。
  • impl Debug:可以用 Debug 属性输出所有区间信息(需要用户提供的底层 SegmentType 实现 Debug)。

创建:

  • new(args: ArgsType)

需要用户提供的接口和约定

RangeActionMap 需要一个实现 trait Segment 的类型,至少实现删除、拆分、修改三个操作:

  • remove():删除这段区间
  • split(pos):从pos位置把当前区间拆成两段区间(pos 参数为全局的绝对位置而非区间内位置)
  • modify(new_flags):修改区间的属性

一些约定:

  • 删除区间时需要用户底层结构完成返还页帧、修改页表等操作,但不需要 Drop 结构本身
  • 其中每个区间有一个 usize 大小的可修改的属性,在用于内存管理时,它一般是 PTEFlags
    • (尽管这个结构只需要u8,但我们希望这个属性至少可以放下一个 raw_pointer 以便扩展其他用途)。
  • 此外,RangeActionMap创建时要求传入一个 ArgsType,它实际上是一个 usize。这个值会在每次操作时传递给底层区间

No runtime deps

Features