【xv6 源码窥探（2）】懒分配策略

前言

• 本篇是关于 MIT 6.S081-2020-Lab5 的实现；
• 如果内容上发现有什么问题请不要吝啬您的键盘。

Lazy allocation && Lazytests and Usertests

这两个练习的内容是紧耦合的，所以就写一块了。

Lazy allocation 的想法在之前在做页表实验的最后提到了，所以这次实验同样可以吃老本快速过关。

跟着提示做基本不会遇到问题，只有在最后有一个容易踩坑的地方。

先是修改 sys_sbrk 的实现：

/* kernel/sysproc.c */

uint64
sys_sbrk(void)
{
  int addr;
  int n;
  struct proc *p = myproc();

  if(argint(0, &n) < 0)
    return -1;
  addr = p->sz;

  if(n < 0){
    uvmdealloc(p->pagetable, addr, addr + n);
  }

  p->sz += n;
  return addr;
}

再是处理 page-fault 异常中断：

/* kernel/trap.c */

void
usertrap(void)
{
    ...
    } else if (r_scause() == 13 || r_scause() == 15) {
        uint64 va = r_stval();
        uint64 sp = PGROUNDUP(p->trapframe->sp);

        if (va >= p->sz || va < sp) {
          p->killed = 1;
        } else {
          va = PGROUNDDOWN(va);
          char *pa = kalloc();

          if(pa != 0){
            memset(pa, 0, PGSIZE);

            if(mappages(p->pagetable, va, PGSIZE, (uint64)pa, PTE_W|PTE_X|PTE_R|PTE_U) != 0){
              kfree(pa);
            }
          } else {
            p->killed = 1;
          }
        }
      } else if((which_dev = devintr()) != 0){
    ...
}

接着不要让 uvmcopy 和 uvmunmap panic。

如果只是为了过 lazytests 和 usertests 的话，不用判断 va 是否是 heap 区域直接 continue 就可以直接过。

严谨点的话还是写一下比较好。

/* kernel/vm.c */

void
uvmunmap(pagetable_t pagetable, uint64 va, uint64 npages, int do_free)
{
  ...
  for(a = va; a < va + npages*PGSIZE; a += PGSIZE){
    if((pte = walk(pagetable, a, 0)) == 0)
      continue;
      // panic("uvmunmap: walk");
    if((*pte & PTE_V) == 0)
      // panic("uvmunmap: not mapped");
      continue;
  ...
}

int
uvmcopy(pagetable_t old, pagetable_t new, uint64 sz)
{
  ...
  for(i = 0; i < sz; i += PGSIZE){
    if((pte = walk(old, i, 0)) == 0)
      // panic("uvmcopy: pte should exist");
      continue;
    if((*pte & PTE_V) == 0)
      continue;
      // panic("uvmcopy: page not present");
  ...
}

最后的最后，不要忘记处理这个 Hint：

• Handle the case in which a process passes a valid address from sbrk() to a system call such as read or write, but the memory for that address has not yet been allocated.

起初我不太理解为什么要特别关照 read 和 write，难道它们看到缺页不会产生 page-fault 异常吗？

所以就头铁直接跑 usertests，结果挂了一个 sbrkarg 测试点。

找了找看是什么问题，发现存在一个调用链：sys_write->filewrite->writei->either_copyout->copyout->walkaddr。

重点是在 walkaddr 函数内，如果发现一个 page 不存在或不可用，它只会返回 0，并不会产生 page-fault，也就不会被 usertrap 处理。

所以这里还要给 walkaddr 额外添加一个处理逻辑。

/* kernel/vm.c */

// Look up a virtual address, return the physical address,
// or 0 if not mapped.
// Can only be used to look up user pages.
uint64
walkaddr(pagetable_t pagetable, uint64 va)
{
  pte_t *pte;
  uint64 pa;
  struct proc *p = myproc();

  if(va >= MAXVA)
    return 0;

  pte = walk(pagetable, va, 0);
  if(pte == 0 || (*pte & PTE_V) == 0)
  {
    if (va >= p->sz || va < PGROUNDUP(p->trapframe->sp))
      return 0;
    if ((pa = (uint64)kalloc()) == 0)
      return 0;
    if (mappages(p->pagetable, PGROUNDDOWN(va), PGSIZE, pa, PTE_W|PTE_X|PTE_R|PTE_U) != 0) {
      kfree((void*)pa);
      return 0;
    }
    return pa;
  }
  if((*pte & PTE_U) == 0)
    return 0;
  pa = PTE2PA(*pte);
  return pa;
}

后记

多看