自制 x86-64 内核（46）：mmap 文件映射

Wed, 03 Jun 2026 00:00:00 +0000

上一章实现了 TCP 服务端，这章来实现一个经典的内存管理功能：mmap 文件映射。

什么是 mmap 文件映射

mmap 把文件的一段内容映射到进程的虚拟地址空间。映射后可以像读内存一样读文件——不需要 read() 系统调用，直接解引用指针。

int fd = open("/bin/busybox", O_RDONLY);
char *p = mmap(NULL, 4096, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
// p[0..3] 就是文件的前 4 字节（ELF magic: 7f 45 4c 46）

关键设计：VMA 和 Lazy 分配

mmap 不会立刻分配物理内存，而是登记一个 VMA（虚拟内存区域），等到进程真正访问这段地址时，才通过缺页异常按需读取文件内容并建立页表映射。

mmap(fd) → 注册 VMA（vaddr, len, inum, offset） → 返回虚拟地址
                        ↓ 进程访问该地址
              #PF not-present → 找到 VMA → 分配物理页
                              → ext2_read(inum, offset, page)
                              → 建立页表 → 重试指令

这就是操作系统课上说的"按需分页"（demand paging）。

实现步骤

1. 定义 VMA 结构

在 process_t 中加入 VMA 数组：

从零写OS（三十）：对齐 Linux syscall ABI，让 musl libc 能跑起来

Fri, 22 May 2026 01:00:00 +0000

musl libc 编译出来的程序会直接用 syscall 指令，传的是 Linux x86-64 标准调用号。我们之前的调用号是自己编的，如果不对齐，musl 程序一个 syscall 都跑不通。这一章把内核的 syscall 接口全面对齐 Linux ABI。

Linux x86-64 syscall 约定

Linux 的 x86-64 syscall 约定：

调用：rax=syscall号，rdi=a1，rsi=a2，rdx=a3，r10=a4，r8=a5，r9=a6
返回：rax（负数表示错误，如 -ENOENT = -2）
CPU 自动保存：rcx=用户 rip，r11=用户 rflags

注意第 4 个参数是 r10，不是 rcx。原因是 syscall 指令会把用户 rip 存进 rcx，所以 r10 顶替了 rcx 的位置。这一点非常容易踩坑。

关键改动

1. syscall 号全部换成 Linux 标准

之前的调用号是自己定义的，现在全部换成 Linux 标准值：

功能	之前	现在
read	6	0
write	1	1 ✓
open	5	2
close	7	3
fork	3	57
exit	2	60
kill	12	62

write 碰巧没变，其他大部分都不一样。

Mmap on 大飞的博客