From aef7478d1237c41db5636ea66551b254b97a9da0 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Hengyu Ai Date: Mon, 20 May 2024 02:50:50 +0000 Subject: [PATCH] proj3 update --- lecture_note/docs/pintos/proj3.md | 88 ++++++++++++++++++++++++++++++- 1 file changed, 87 insertions(+), 1 deletion(-) diff --git a/lecture_note/docs/pintos/proj3.md b/lecture_note/docs/pintos/proj3.md index b1e2480..9336bad 100644 --- a/lecture_note/docs/pintos/proj3.md +++ b/lecture_note/docs/pintos/proj3.md @@ -152,7 +152,7 @@ Pintos 页大小为 4096 字节, 低位 12 位用于描述 offset, 则前 20 位 页编号用于找到对应的 page table, page table 找 frame, frame 加上 virtual address 中的 offset 部分映射到物理内存. -但是如果需要通过页编号找到对应的 page table, 就需要保证所有的 page table 都在内存中, 但是这样会导致 page table 占用大量内存. 引入 page directory, 划分地址的高 10 位为 page directory index, 低 10 位为 page table index, 末尾 12 位为 offset. +但是如果需要通过页编号找到对应的 page table, 就需要保证所有的 page table 都在内存中, 但是并不是所有的 page 都存在, 这样会导致 page table 占用大量内存. 引入 page directory, 划分地址的高 10 位为 page directory index, 低 10 位为 page table index, 末尾 12 位为 offset. ``` 31 22 21 12 11 0 @@ -337,3 +337,89 @@ mummap 会将文件从内存中移除, 将 dirty 的 page 写回文件. 情景: 进程 A syscall read, 但是 read 的 buffer 不在内存中, 需要为 buffer 分配 frame, 此时 A 持有 `filesys_lock`. 进程 B 引发 page fault, 获取了 `frame_table_lock`, 但是为了 evict frame 需要获取 `filesys_lock` (例如从 B 的可执行文件读 bss 信息, 把 evict 的部分写回文件系统), 此时 A 和 B 互相等待对方释放锁, 造成死锁. 可能比较好的方式是, 通过检验地址是否在 page table 中, 然后把没有加载的 page 加入到 frame table 中且 pin 住. 此时在访问文件系统的部分就不会出现 page fault, 在 syscall 结束之前 unpin 即可. + +## 实现 + +### swap + +定义于 `vm/swap.h`, `vm/swap.c`, 用于管理 swap slot. + +在 `thread/vaddr.h` 里面定义了 `PGSIZE` (4096), 表示 page 的大小. 在 `devices/block.h` 里面定义了 `BLOCK_SECTOR_SIZE`, 表示 block 的大小 (512), 于是每个换出的 page 占用的 sector 数即为 `PGSIZE / BLOCK_SECTOR_SIZE`. + +包含一个 bitmap 用于记录 swap slot 的使用情况. 在初始化时, 通过 `block_get_role (BLOCK_SWAP)` 获取 swap block, 然后计算出 swap slot 的数量, 初始化 bitmap. + +由于不确定 block 是否支持并发读写, 所以需要加全局锁 `swap_lock`, 如果可以并发读写, 那么只需要锁 `swap_bitmap` 即可. + +在 `swap_out` 时, 找到一个空闲的 swap slot, 设置为占用, 然后将 frame 写入 swap slot, 返回 swap slot 的编号. + +在 `swap_in` 时, 读取 swap slot 的内容, 将其写入 frame, 然后释放 swap slot. + +### frame + +定义于 `vm/frame.h` ,`vm/frame.c`, 用于管理 frame. + +```c +struct frame_table_entry { + void *kaddr; // Kernel address + struct sup_page_table_entry *spte; // Supplementary page table entry + struct thread* owner; // Owner of the frame + struct list_elem elem; // List element for list of all frames + bool pinned; // Is frame pinned +}; +``` + +frame 需要实现包含了 eviction 的与 `palloc_get_page (PAL_USER)`, `palloc_free_page` 同功能的函数. + +由于使用 `list` 来管理 frame, 所以需要加锁 `frame_list_lock`. + +### page + +```c +enum sup_page_type + { + PAGE_ZERO, // All zero page + PAGE_FILE, // Page from file + PAGE_SWAP, // Page swapped out + PAGE_MMAP // Memory mapped file + }; + +struct sup_page_table_entry + { + void *uaddr; // User virtual address + void *kaddr; // Kernel virtual address + + bool writable; // Is page writable + enum sup_page_type type; // Type of page + + struct lock spte_lock; // Lock for page + + struct file *file; // File to load page from + off_t offset; // Offset in file + uint32_t read_bytes; // Number of bytes to read + uint32_t zero_bytes; // Number of bytes to zero + + struct hash_elem elem; // Hash element for supplementary page table + + size_t swap_index; // Swap index + }; +``` + +在 `struct thread` 内加上 `struct hash sup_page_table`, 注意 `hash` 初始化时需要分配内存用于创建桶, 需要在系统初始化完成后才能调用, 不在创建 `main` 等内核线程的时候调用即可. + +#### 创建 supplementary page table + +#### 使用 supplementary page table + +### 加载可执行文件 + +实现 lazy loading + +### 处理 page fault + +#### 栈增长 + +#### 加载 + +### mmap/munmap + +在 `struct thread` 内加上 `struct list mmap_list`