kmem中的freelist指针指向空闲物理块链表。空闲物理块链表中的节点为run结构体。但是： 可以看到这个结构体只有指向下一个节点的指针。请解释这个链表中的空闲物理块保存在哪里呢？

在内核启动时，会将物理内存按照一定的大小划分成多个块，每个块称为一页（page）。这些页面会被加入到一个物理页面的链表中，这个链表被称为空闲页面链表。

在Linux中，空闲页面链表的头指针被命名为“free_list”。每个节点是一个run结构体，该结构体只有一个指向下一个节点的指针。在这个链表中，每个节点实际上表示一个空闲页面，因此每个节点所占用的空间大小为一个页面的大小。

当系统需要分配内存时，会从空闲页面链表中取出一个页面，并将它从链表中移除。当系统释放内存时，会将该页面加入到空闲页面链表的头部。

因此，空闲物理块并没有单独保存在链表中，而是以页面的形式存在于物理内存中，并被加入到空闲页面链表中。

相关问题

7. [40%] 阅读xv6中的kalloc.c文件，回答以下问题 - xv6中空闲页框是通过什么数据结构组织的（链表？位图？）[5%] - `kmem`全局变量中，为何有一个成员`lock`?如果没有这个成员会有何问题？[5%] - `kmem`这个全局变量，是在何时通过什么函数初始化的？初始化后，内存中大部分字节存储的数据是什么，是0吗？[10%] - 现在需要维护系统中的空闲页框数，你需要 - 在`kalloc.c`文件中定义一个全局变量`freeMemCnt`，记录空闲页框数; - 在分配和回收内存时维护这个全局变量； - 然后实现系统调用`int freemem(void)`查询这个变量的值； - 实现以下用户命令`free`，打印空闲页框数。

1. xv6中空闲页框是通过链表组织的，具体来说是一个单向链表。

2. `kmem`全局变量中，有一个成员`lock`是为了实现对于内存分配的原子性操作而存在的。如果没有这个成员，多个进程同时申请内存时可能会产生竞争条件，导致分配错误或者分配重复的问题。

3. `kmem`这个全局变量是在`kmain()`函数中通过`kinit() `函数初始化的。初始化后，内存中大部分字节存储的是空闲页框的信息，即每个页框对应一个`struct run`结构体，其中包含了指向下一个空闲页框的指针。

4. 在`kalloc.c`文件中定义一个全局变量`freeMemCnt`，并在`kinit()`函数中初始化为可用页框数。在分配和回收内存时，分别修改`freeMemCnt`的值。然后实现系统调用`int freemem(void)`查询这个变量的值，以及用户命令`free`，打印空闲页框数的实现如下：

// kalloc.c

unsigned int freeMemCnt; // 全局变量记录空闲页框数

void kinit(void) {
    // ...
    freeMemCnt = nfreerange(); // 初始化为可用页框数
    // ...
}

void *
kalloc(void)
{
  // ...
  if(r == 0)
    return 0;
  freeMemCnt--; // 修改空闲页框数
  // ...
}

void
kfree(void *v)
{
  // ...
  freeMemCnt++; // 修改空闲页框数
  // ...
}

// syscall.c

int sys_freemem(void) {
    return freeMemCnt;
}

// console.c

void
consoleintr(int (*getc)(void))
{
  // ...
  if (strncmp(buf, "free", 4) == 0) {
      printf("Free memory pages: %d\n", freemem());
      continue;
  }
  // ...
}

需要注意的是，用户命令`free`的实现需要在`consoleintr()`函数中添加相应的处理逻辑。另外，需要在`syscall.h`中添加`sys_freemem()`函数的声明。

[root@server1 ~]# cat /etc/group root:x:0: bin:x:1: daemon:x:2: sys:x:3: adm:x:4: tty:x:5: disk:x:6: lp:x:7: mem:x:8: kmem:x:9: wheel:x:10: cdrom:x:11: mail:x:12:postfix man:x:15: dialout:x:18: floppy:x:19: games:x:20: tape:x:33: video:x:39: ftp:x:50: lock:x:54: audio:x:63: nobody:x:99: users:x:100: utmp:x:22: utempter:x:35: input:x:999: systemd-journal:x:190: systemd-network:x:192: dbus:x:81: polkitd:x:998: ssh_keys:x:997: sshd:x:74: postdrop:x:90: postfix:x:89: chrony:x:996: saslauth:x:76: hue:x:1000: wf:x:1001: zjl:x:1002: mygroup:x:1003:

这是一个/etc/group文件的示例。该文件包含系统中所有组的列表，每行一个。每个组都有一个名称、一个密码（通常为空）、一个GID（组ID）和一个成员列表。

在这个示例中，可以看到root、bin、daemon、sys等系统组，这些组是由系统自动创建的。还有一些其他的组，比如wheel、users、audio等，这些组通常是由管理员创建的，用于组织和管理用户。

从最后几行可以看到，这个文件中还有一些自定义的组，比如hue、wf、zjl和mygroup。这些组是由管理员手动创建的，用于特定的目的。你可以使用`groupadd`命令来创建新组，使用`usermod`命令将用户添加到组中。