MIT 6.S081 XV6

xv6 中的 fork() 系统调用将父进程的所有用户空间内存复制到子进程中。如果父进程很大，复制可能需要很长的时间。更糟糕的是，这项工作通常是无用的：fork() 之后通常是子进程的 exec()，它放弃了复制的内存，没有使用复制过来的大部分内存。如果父代和子代都使用了复制的页面，并且其中一个或两个都写了它，那么这个复制才是真正需要的。 所以写时复制(copy on write, cow) 这个技术变得十分的重要。在这个 lab 中，我们需要实现一个写时复制的 fork()。我们需要修改原本的 fork() 程序中做内存申请的模块，同时我们还需要实现 usertrap 来在写时(在实际写的时候碰到 cow flag，抛出分页错误)的时候处理这个 trap。 因为一个程序很可能被 fork() 了很多的分支，所以我们需要一个计数器来确定这个 page 是要被释放还是保留。 一般来说，一个正常运行的程序在写时复制的时候会有下面几个流程: fork() 出一个子进程 child。 child 拥有父进程的页的引用，并且页的 flag 有 cow 标识。 并且要把 页 引用 ++ child 需要向自己的页中写入新的数据. 此时需要重新分配内存，页引用 –。 当 child 返回的时候，可能有内存需要由 kernel 转换到 user。 当父进程销毁的时候，如果计数器为 0，则销毁，反之，不变。 每一页都需要一个计数器来进行计数，所以我们需要在 kernel 中加入一个数组来记录，查阅 xv6 book，我们发现有如下的图: Fig 1. memlayoutXV6 手册 我们需要在 kernel data 之后的区域内申请一块内存来作为计数器存储的数组。我们可以在 kalloc.c 中实现。 // ./kernel/kalloc.c struct { struct spinlock lock; struct run *freelist; // lab 5 uint* ref_cnt; struct spinlock ref_cnt_lock; char * pa_start; } kmem; 在这个 kmem 结构体中加入了一个 ref_cnt_lock 来保证计数器的正确引用。一个 ref_cnt pointer 来指示 ref array 的起始位置，使用 pa_start 来表示实际的 free memory 的起始位置。我们还需要修改初始化程序来正确的申请计数器数组，并且对 free memory 填充上一个初始值。...

RISC-V assembly Which registers contain arguments to functions? For example, which register holds 13 in main’s call to printf? Register: a0, a1, a2…, a7 for integer arguments. Register fa0, fa1, fa2…, fa7 for float arguments. Register a2 holds 13 when we call printf(). Where is the call to function f in the assembly code for main? Where is the call to g? (Hint: the compiler may inline functions.) Compiler inlined f(8) and g() in printf() function....

MIT 6.S081 Lab3 website 做 Lab 3 需要提前阅读 XV6 book，了解 RISC-V SR39 的地址格式，并且实验中大量用到了页表的准换函数，需要查阅 XV6 手册。不过，熟记 RISC-V 的地址说实在的没有什么用处，通过这个实验理解页表的工作方式并且 hands on 才是真的。 Speed up system calls 目前有很多的操作系统(Linux)在用户区和内核区之间共享一块数据(Read-Only for user)，这样用户在进行系统调用的时候就不需要陷入内核态后，由内核态拷贝数据进用户态，而是将数据写在这个共享的区块内。这样可以加快操作系统的运行速度(毕竟大部分系统调用需要的内存消耗是很小的，内存的消耗在当今已经不是问题)。 在本实验中我们需要使用 ugetpid() 来进行加速获得进程的 pid。 首先就是为每一个进程创建一个页表作为共享内存区块。我们发现在 kernel\memlayout.h 中已经为我们定义好了需要的数据结构: struct usyscall { int pid; // Process ID }; 那么我们只需要在 kernel/proc.c /proc.h 中加入代码，来实现进程创建时创建页表，销毁时销毁页表的动作就行了。 在 proc.h 中，我们需要在进程的 PCB 中加入新的数据结构: struct proc { ... struct usyscall *usyscall; // using read only shared data to accelerate. ... } 为了让进程的正常创建和释放，我们需要向进程创建和销毁函数中加入对应的页表操作代码。...

MIT 6.S081 Lab2 website 为了完成 Syscall 作业，需要阅读: XV6-book, Chapter 2, Sections 4.3 and 4.4 files: user/user.h, kernel/proc.c kernel/proc.h, kernel/syscall.c kernel/syscall.h system call tracing system call tracing 需要我们补充 kernel 中的一些程序，将某程序中指定的 system call 打印出来。当然，这需要我们新增一个 system_trace 系统调用函数。题中，给定的 tracing 程序以 trace [system-call-number] [cmd] 的方式运行。我们首先去看 user/trace.c 中的内容，看看 system call number 是怎么传入系统调用的。 user/trace.c 的程序如下所示: int main(int argc, char *argv[]) { int i; char *nargv[MAXARG]; if(argc < 3 || (argv[1][0] < '0' || argv[1][0] > '9')){ fprintf(2, "Usage: %s mask command\n", argv[0]); exit(1); } if (trace(atoi(argv[1])) < 0) { fprintf(2, "%s: trace failed\n", argv[0]); exit(1); } for(i = 2; i < argc && i < MAXARG; i++){ nargv[i-2] = argv[i]; } exec(nargv[0], nargv); exit(0); } 我们发现这个程序直接使用了 trace 系统调用来实现。所以接下来的任务是进行 trace 系统调用的实现。再次回顾 Lab 1 中的内容，在 Lab 1 中我们分析系统调用是通过在 usys....

MIT 6.S081 Lab1 website 本章节的实验是为了熟悉 XV6 环境和 interface 而准备的。包含了 interface 调用、多进程编程、Pipeline。 阅读 book-riscv-ref3 熟悉 XV6 的系统组织形式 sleep 通过调用 user.h 中的系统调用函数来完成 sleep 程序。主要是为了介绍 系统调用 的工作方式。 /** * @author chenghua.wang * @brief Lab1-utilities. sleep prog using syscall. * @time Feb 23, 2023 * */ #include "kernel/types.h" #include "kernel/stat.h" #include "user/user.h" int main(int argc, char *argv[]){ if (argc != 2){ printf("[ error ] you should follow anw integer with sleep prog to indicate ticks times!...