OS内存隔离

Question

我正在尝试编写一个非常薄的系统管理程序，它将具有以下限制：

• 一次只运行一个操作系统(即。没有操作系统并发，没有硬件共享，没有办法切换到另一个操作系统)
• 应该能够只使用来隔离内存的某些部分(在操作系统后面做一些内存转换--假设我有6GB内存，我希望Linux / Win不要使用前100 of，只看5.9MB，不知道后面是什么)

我搜索了Internet，但是在这个特定的问题上几乎没有发现任何东西，因为我希望尽可能少的开销(当前的hypervisor实现不符合我的需要)。

Answer 1

以下是一些建议/提示，这些建议/提示一定有些不完整，因为开发从头开始的管理程序是一项涉及到的任务。

让你的管理程序“多引导兼容”在一开始。这将使它能够作为一个典型条目驻留在引导加载程序配置文件中，例如/boot/grub/menu.lst或/boot/grub/grub.cfg。

您希望在内存顶部留出100 6GB，例如，从5.9GB到6GB。既然您提到了Windows，我假设您对x86体系结构感兴趣。x86的悠久历史意味着最初的几兆字节充满了各种遗留设备的复杂性。网上有很多关于640 K到1MB之间的“漏洞”的资料(网上有很多详细的信息)。较老的ISA设备(其中许多仍在“超级I/O芯片”的现代系统中生存)仅限于执行DMA，仅限于物理内存的前16 MB。如果您试图在Windows或Linux及其与最初的几MB内存之间的关系之间取得联系，那么您将有更多的复杂性需要解决。等你买了靴子以后再说吧。

当物理地址接近4GB (2^32，因此基本32位架构上的物理内存限制)时，事情又变得复杂起来，因为许多设备被映射到这个区域。例如(引用另一个答案)，Intel通过其VT技术提供的IOMMU倾向于将其配置寄存器映射到以0xfedNNNN开头的物理地址。

对于具有多个处理器的系统来说，这是双重的。我建议您从单处理器系统开始，在BIOS中禁用其他处理器，或者至少手动配置您的客户操作系统，使其不启用其他处理器(例如，对于Linux，在内核命令行中包括'nosmp‘--例如在/boot/grub/menu.lst中)。

接下来，了解"e820“地图。同样，网络上也有大量的内容，但最好的出发点也许是启动Linux系统，并查看输出“dmesg”的顶部。这就是BIOS如何与操作系统通信的--物理内存空间的哪些部分是“预留”给设备或其他特定平台的BIOS/固件使用的(例如，在只有USB I/O端口的系统上模拟PS/2键盘)。

管理程序对客户操作系统“隐藏”其100 map的一种方法是向系统的e820映射添加一个条目。一种快速而肮脏的方法是使用Linux内核命令行选项"mem=“或boot.ini / bcdedit标志"/maxmem”。

有更多的细节和事情，你可能会遇到(例如，x86处理器开始在16位模式时，第一次供电)，但如果你做一些家庭作业在这里列出的，那么希望你将有一个更好的位置，以问后续问题。

Answer 2

你正在寻找的东西已经存在，在硬件中！

它叫IOMMU1。基本上，就像页面表一样，在执行的指令和实际的物理硬件之间添加一个转换层。

AMD称其为IOMMU2，英特尔称其为vt(请谷歌：“英特尔vt”我还不能发布两个以上的链接)。

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