Gerenciamento de memória física¶

De capacidade DRAM a frames alocáveis¶

Firmware e bootloader informam ranges físicos com significados diferentes: RAM utilizável, regiões reservadas, ACPI, framebuffer/devices e outras categorias. Kernel não pode tratar todo endereço físico numérico como DRAM livre.

O physical memory manager converte a parte utilizável em unidades de alocação. ChrisOS usa páginas de 4 KiB, alinhadas ao tamanho comum das page tables x86-64.

Alocação de frames¶

PMM responde uma pergunta diferente de malloc:

qual frame físico pode ser entregue com segurança a um owner?

O resultado é endereço físico, não necessariamente ponteiro C dereferenciável. ChrisOS utiliza o higher-half direct map para obter endereço virtual correspondente a RAM física quando necessário.

Estado por bitmap¶

Representações de PMM costumam registrar um bit ou pequeno estado por frame. O allocator precisa reservar imagem do kernel, page tables, regiões de firmware/bootloader, memória de dispositivo e alocações precoces.

Alocação dupla é catastrófica porque dois owners passam a escrever a mesma frame.

Contiguidade¶

pmm_alloc_contig procura sequência de páginas para DMA, arenas ou buffers específicos. Contiguidade física fica mais difícil com fragmentação.

DMA32¶

pmm_alloc_dma32 atende devices que não conseguem endereçar qualquer endereço físico de 64 bits.

RAM acessível pela CPU ≠ RAM acessível por todo dispositivo

Locking¶

Estado PMM é compartilhado entre CPUs e protegido por spinlock. A implementação documentada permite reentrada na mesma CPU em caminhos específicos e preserva estado de interrupção na aquisição externa.

Sem exclusão, duas CPUs poderiam observar a mesma página livre e alocá-la simultaneamente.

PMM e heap¶

Heap obtém backing físico do PMM. PMM não deve depender do heap, pois isso criaria ciclo na base do gerenciamento de memória. A ordem atual permite heap → PMM.

Contabilidade e validação¶

PMM precisa contabilizar free/used e detectar operações inválidas como double free. Testes host podem estressar duplicidade e concorrência, mas não equivalem ao caminho real de IRQ/SMP.

Ownership físico e mapping¶

Frame pode continuar alocada enquanto mappings mudam. Remover mapping não implica liberar a frame. Essa separação é central para páginas compartilhadas, MMIO, page tables, JIT e teardown de processos.