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nel_os_kernel/triple_fault_fix.md

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-# Triple Fault 修正内容
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-## 問題の概要
-`paging::initialize()`関数を実行するとQEMUがトリプルフォルトで落ちる問題が発生していました。
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-## 原因
-1. **カーネルの仮想アドレスを物理アドレスとして使用**
-   - 静的変数のページテーブルのアドレスをそのまま物理アドレスとして扱っていた
-   - カーネルは0x100000付近の仮想アドレスで動作しているが、これは物理アドレスではない
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-2. **物理アドレス0x0の使用**
-   - ビットマップメモリアロケータが最初の1MBを予約していなかった
-   - 物理アドレス0x0にページテーブルを配置しようとしてトリプルフォルト
-
-3. **不十分なメモリマッピング範囲**
-   - 最初は4GBまでしかマッピングしていなかった
-   - ヒープが5GB付近に配置されたためページフォルトが発生
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-## 修正内容
-
-### 1. ビットマップメモリアロケータの修正 (memory.rs)
-```rust
-// 最初の1MB（256ページ）を予約
-const RESERVED_PAGES: usize = 256; // 1MB / 4KB
-
-let mut table = Self {
-    used_map,
-    start: RESERVED_PAGES,  // 0ではなく256から開始
-    end: usize::MAX,
-};
-
-// 最初の1MBを明示的に予約済みとしてマーク
-for i in 0..RESERVED_PAGES {
-    table.set_frame(i, false);
-}
-```
-
-### 2. ページテーブル初期化の修正 (paging.rs)
-```rust
-// 静的変数を削除し、動的に物理メモリを確保
-pub unsafe fn initialize(bitmap_table: &mut BitmapMemoryTable) -> PhysFrame {
-    let new_frame = unsafe { initialize_identity_mapping(bitmap_table) };
-    // ...
-}
-
-unsafe fn initialize_identity_mapping(bitmap_table: &mut BitmapMemoryTable) -> PhysFrame {
-    // 物理フレームを動的に確保
-    let pml4_frame = bitmap_table.allocate_frame().expect("Failed to allocate PML4 frame");
-    let pml4_addr = pml4_frame.start_address().as_u64();
-    let pml4_table = unsafe { &mut *(pml4_addr as *mut PageTable) };
-    *pml4_table = PageTable::new();
-    
-    // PDPテーブルも同様に確保
-    let pdp_frame = bitmap_table.allocate_frame().expect("Failed to allocate PDP frame");
-    // ...
-}
-```
-
-### 3. メモリマッピング範囲の拡張
-```rust
-// 4GBから64GBへ拡張
-// Create identity mapping for first 64GB (64 PDP entries, each covering 1GB)
-for i in 0..64 {
-    // 各1GBエントリに対してページディレクトリを作成
-    // ...
-}
-```
-
-### 4. main.rsの修正
-```rust
-// bitmap_tableをpaging::initialize()に渡す
-let mut mapper = {
-    unsafe { paging::initialize(&mut bitmap_table) };
-    let lv4_table = get_active_level_4_table();
-    unsafe { OffsetPageTable::new(lv4_table, VirtAddr::new(0x0)) }
-};
-```
-
-### 5. unsafe操作の適切な処理
-```rust
-// unsafe操作をunsafeブロックで囲む
-let new_frame = unsafe { initialize_identity_mapping(bitmap_table) };
-
-// raw constを使用してmutable staticへの参照を作成
-PML4_TABLE[0].set_frame(phys_frame(&raw const PDP_TABLE), flags);
-```
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-## 結果
-- 物理メモリアロケータが正しく0x208000から物理フレームを割り当てるようになった
-- 64GBまでの恒等マッピングにより、5GB付近のヒープアクセスも成功
-- トリプルフォルトが解消され、カーネルが正常に動作するようになった
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-## 学んだこと
-1. カーネルの仮想アドレスと物理アドレスを区別することの重要性
-2. 低位メモリ（0-1MB）は予約領域として扱うべき
-3. ページテーブルのマッピング範囲は使用するメモリ全体をカバーする必要がある
-4. UEFIは恒等マッピングを提供しているため、物理アドレスへの直接アクセスが可能