操作系统MIT 6.S081 xv6内核(七):Copy-On-Write Fork实验
Implement copy-on write实验
实验目的
本节实验不是最难的一个,但是逻辑细节比较多(所以坑也多),也让我花了不少时间去打印和调试。本节和上一节页懒分配类似,都是利用Page
Fault特性向xv6增加一些扩展。主要目的是,每次系统启动父进程会通过fork函数创建子进程,系统为子进程分配与父进程大小相当的空间,例如shell进程占4个页帧(4*4096字节),子进程也会分配新的4个字节;然而子进程很快就会被exec占据并且去运行其他进程,大部分情况下这新分配的空间没有被使用就被丢弃了,既浪费了内存也消耗了启动性能。
因此本节核心思想是在调用fork复制父进程时,不要直接为子进程分配物理内存,而是通过页表将子进程的虚拟地址也指向父进程的物理内存(暂且称其为COW内存);为了保证这个物理内存的安全,在共享后必须将物理内存的写权限取消成为只读内存,当子进程确实需要空间时,对该物理内存进行写操作就会造成Page
Fault;而又为了区分进程是对这种COW内存操作,还是真的误读了其他只读的页帧,我们需要引入新的标志位PTE_COW来区分两种只读页面。
为了处理这个 ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核(六):Lazy Page Allocation实验
Eliminate allocation from
sbrk()实验
没有实验,只谈现象
这是Fans教授在课上提到的现象,在基础理论一文的Lazy
Allocation一节我也具体剖析过,看完不难理解:只增加了虚拟内存,uvmunmap释放了虚拟内存指向的不存在的物理内存。
Lazy allocation实验
实验目的
实现一个简单的Lazy
allocation,要求进程使用sbrk进行内存分配时不要直接满足,引入懒分配策略等到进程使用到了再申请物理内存,如果设计是成功的,那么shell能够正常运行echo hi命令。
具体实现
这是一个简单的Lazy
allocation实现,在基础理论已经实现并且做了剖析讨论,看过基础理论或者课程的可以直接跳到第三个实验。具体步骤是在kernel/sysproc.c中sbrk函数增加虚拟内存,取消物理内存分配
123 myproc()->sz=myproc()->sz+n;//new//if(growproc(n) < 0)// return -1; 这个改动会得到page
fault,因此需要在k ...
VMware Ubuntu配置静态IP
以前习惯在VMware直接做命令,现在使用Vscode比较多。但是远程SSH的问题在于虚拟机会不定期更新内网IP,规律是:重启不一定更新、关机不一定更新,电脑关盖子睡眠一定更新。。。非常奇怪,导致每次都要重新打开工作区。
尝试配置静态IP,环境为:
Ubuntu 18.04
VMware 16
NAT模式
总体而言基本没有遇到困难,但是发行版不同、文件、步骤都不一样,也容易踩坑,所以记录一下。
Win10打开“虚拟网络编辑器”,选中NAT桥接VMnet8,设置子网IP和子网掩码;子网IP第三个网段自行设置成以前常用的。
进入NAT设置,将网关设置成“192.168.xxx.1”,xxx和步骤1保持一致。
Win10打开设置——更改适配器选项;
在Ipv4协议属性中设置IP地址,子网掩码,默认网关和DNS;默认网关保持和刚刚设置的一致。
上面的IP只是基本的设置,还不是我们要设置的静态IP
进入虚拟机,如无意外/etc/netplan下会存在一个yaml网络配置文件,按照下文增加和修改配置,addresses是要使用的静态IP,d ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核(五):Traps实验
RISC-V assembly实验
没有实验,回答问题
阅读call.asm中函数g、f和main的代码:
哪些寄存器保存函数的参数?例如,在main对printf的调用中,哪个寄存器保存13?
答:函数参数从a0到a7存储,13是第三个参数,所以是a2保存;
main的汇编代码中对函数f的调用在哪里?对g的调用在哪里(提示:编译器可能会将函数内联)
答:提示已经给出答案,汇编代码的sp没有变动,也没有存入ra,说明没有进行函数调用,f8已经被函数内联优化并且提前算出答案11了,这一行调用就是打印12、13;
printf函数位于哪个地址? 调用位置在 1230: 00000097 auipc ra,0x034: 5e6080e7 jalr 1510(ra) # 616 <printf>
答:存入pc0x30到ra,1510的16进制对应0x5e6,所以跳转地址是二者相加0x616;
在main中printf的jalr之后的寄存器ra中有什么值 ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核(四):Page Table实验
Print a page table实验
实验目的
当您启动xv6时,它应该像这样打印输出来描述第一个进程刚刚完成exec(),init时的页表:
12345678910page table 0x0000000087f6e000..0: pte 0x0000000021fda801 pa 0x0000000087f6a000.. ..0: pte 0x0000000021fda401 pa 0x0000000087f69000.. .. ..0: pte 0x0000000021fdac1f pa 0x0000000087f6b000.. .. ..1: pte 0x0000000021fda00f pa 0x0000000087f68000.. .. ..2: pte 0x0000000021fd9c1f pa 0x0000000087f67000..255: pte 0x0000000021fdb401 pa 0x0000000087f6d000.. ..511: pte 0x0000000021fdb001 pa 0x0000000087f6c000.. .. ..510: ...
操作系统基础:内存管理
内存
CPU是高速设备,磁盘是一种低速设备,为了使数据读写不拖累CPU的计算速度,二者通过内存进行交互,内存速度高,但存储空间小于外存,用于存放CPU处理的数据。
首先要搞明白革命对象,存储器涵盖的种类是十分广泛的,有些存储器概念太久不接触也会混淆。
外存
外存就是最常见的存储器件,例如电脑硬盘等,用于大量存放数据,掉电也可以保存数据,只是相对内存而命名。
内存
内存就是暂存硬盘数据的存储器,硬件上是一种内存条的东西,硬盘的IO读写速度不能满足CPU要求,因此内存应运而生,一旦掉电,内存数据就会被清空。内存也称主存,一般是属于DRAM。
cache
cache是比内存更加高速的缓存,对CPU而言,内存的速度仍然是欠缺的,因此高速的读写需要cache的帮助,cache存在于内存和CPU之间,也因为其对速度的追求,其大小一般很小,几十k到几十M。现代CPU一般采取多级缓存架构,越靠近CPU,容量越小,速度越快。cache一般使用的是SRAM。
RAM与ROM与Flash
RAM是随机读取存储器,可以对存储器进行任意读写,但是掉电数据也会丢失;RAM被分成静态随机读取存储 ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核:基础理论
从常规操作系统原理和xv6系统原理两个方面入手,记录了一些重要的操作系统理论,有助于帮助加深lab的理解。
中断和异常
xv6的中断系统并不多,只有缺页中断、系统调用中断、设备中断以及其他故障中断,这里中断一节是针对操作系统的概述,而其余内容基本仅面对xv6及其源码。
中断的作用
CPU上的运行程序分为两种,一种是操作系统内核程序,另一种是应用程序,在合适情况下,操作系统会把CPU使用权交给应用程序,此时从内核态切换到用户态,通过执行一条特权指令:修改PSW标志位为用户态,意味着内核主动让出CPU使用权;而如果需要从用户态切换回内核态,唯一途径是通过中断实现,内核会重新夺回CPU使用权。
内中断和外中断
内中断(异常中断)
内中断:与当前执行的指令有关,中断信号来自CPU内部;
典型的内中断:
1.
用户态植入非法特权指令:特权指令是一种只允许内核态访问的指令(访问对应特权寄存器),如果在应用程序中出现特权指令,会触发中断,内核会重新获取CPU使用权,内核程序会继续处理这个中断。
非法参数:用户程序除数为0,触发中断,程序不会继续执行,内核重新获取控制权处理中 ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核(番外):GDB调试
GDB是一个强大的代码调试工具,很多时候printf能帮助我们打印错误,但是如果栈调用复杂,或者遇到奇奇怪怪的其他错误,就没有办法了。对于xv6的gdb调试,资料可谓是参差不齐,而且很多地方只描述了一半的方法,也让我花了一晚上的时间去找答案,调试是一个积累的过程,该文章会持续更新。
运行
终端运行: 1make qemu-gdb
新建终端运行: 1riscv64-unknown-elf-gdb kernel/kernel 此时会出现一个警告: 12warning: File "/home/linux/Desktop/MIT_xv6/xv6-labs-2020/.gdbinit" auto-loading has been declined by your `auto-load safe-path' set to "$debugdir:$datadir/auto-load".To enable execution of this file add
大概意思是你的gdb初始化被某个路径阻断了,因此需要在家目录新建一个.gitinit ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核(三):System calls实验
trace实验
trace目的
目的:完成一个trace功能 12345$ trace 32 grep hello README3: syscall read -> 10233: syscall read -> 9663: syscall read -> 703: syscall read -> 0
trace是一个追踪系统调用的功能,用于打印哪个进程号、调用什么系统调用函数、返回值是什么,trace
32 grep hello README的意思是在grep hello
README(在README中搜索hello),系统需要读入README文件,32代表追踪系统读文件调用情况。为什么32代表是追踪读呢,因为编号被定义在kernel/syscall.h中,每种系统调用对应一种编号,例如:
1#define SYS_read 5
而1<<SYS_read(1左移五位)正好就是32,如果追踪多个调用,就是把对应位置的二进制置1得到十进制。
具体实现
根据提示可以轻易完成前面部分:
- 在Makefile的UPROGS中添加$U/_ ...
操作系统MIT 6.S081 xv6内核(二):Util实验
sleep实验
123456789101112131415161718#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(int argc,const char *argv[]){ if(argc!=2){ printf("Please Input ./sleep <tiem>!\n"); exit(-1); } else{ int time = atoi(argv[1]); sleep(time); exit(0); }}
测试: 1./grade-lab-util sleep
pingpong实验
思路没什么问题,问题在于细节,例如pid_t pid =
fork()的位置要放在判断前,不要放前面初始化;此外%d: received pong。
123456789101112 ...