mit 6.S081 Lab4 traps

本次实验是让我们探寻xv6如何实现trap，需要阅读xv6 book的第四章

RISC-V assembly

占坑…这个我没做…

Backtrace

实验大意

这个实验让做一个在调用sys_sleep之前输出调用栈信息的小程序。

过程

在hint里面提供了一个极为抽象的图，不过很有用。

这张图给出了xv6中栈帧的结构，hints里面提供了一个函数返回fp，fp是栈顶的地址，fp-8是返回地址，fp-16是存放指向上一个栈帧的fp的地址，这样我们所需要的元素都集齐了，我们获得一个fp之后，打印我们需要的信息，然后再找到指向上一个栈帧的fp的地址，解引用这个fp就可以获得一个栈帧的栈顶地址了，所以只需要在kernel/riscv.h添加r_fp函数以及在kernel/printf.c中添加backtrace即可。

// kernel/printf.c
void backtrace()
{Alarm
  uint64 fp =  r_fp();
  uint64 hight, low;
  hight = PGROUNDUP(fp);//我们需要找到当前页的最高地址和最低地址，用来判断找栈帧的过程是否结束了。
  low = PGROUNDDOWN(fp);
  printf("backtrace:\n");
  while(fp >= low && fp < hight)
  {
   //uint64 *fp_pointer = (uint64 *)fp;
    printf("%p\n", *(uint64 *)(fp - 8));
    fp = (*(uint64 *)(fp - 16));//记得获取的是fp这个指针指向的地址，而不是fp本身的值。
  }

}

最后需要在kernel/sysproc.c的sys_sleep中调用backtrace

// kernel/sysproc.c
uint64
sys_sleep(void)
{
  backtrace(); //调用backtrace
  int n;
  uint ticks0;

  if(argint(0, &n) < 0)
    return -1;
  acquire(&tickslock);
  ticks0 = ticks;
  while(ticks - ticks0 < n){
    if(myproc()->killed){
      release(&tickslock);
      return -1;
    }
    sleep(&ticks, &tickslock);
  }
  release(&tickslock);
  return 0;
}

Alarm

这个实验我大概已经做完一个多月了…

实验大意

大概意思是让实现一个time trap，当时间到的时候，调用回调函数。
首先要在proc结构体中加入已用时间，和alarm传入的触发时间。

struct proc {
  struct spinlock lock;

  // p->lock must be held when using these:
  enum procstate state;        // Process state
  struct proc *parent;         // Parent process
  void *chan;                  // If non-zero, sleeping on chan
  int killed;                  // If non-zero, have been killed
  int xstate;                  // Exit status to be returned to parent's wait
  int pid;                     // Process ID

  // these are private to the process, so p->lock need not be held.
  uint64 kstack;               // Virtual address of kernel stack
  uint64 sz;                   // Size of process memory (bytes)
  pagetable_t pagetable;       // User page table
  struct trapframe *trapframe; // data page for trampoline.S
  struct trapframe backup_trapframe;
  struct context context;      // swtch() here to run process
  struct file *ofile[NOFILE];  // Open files
  struct inode *cwd;           // Current directory
  char name[16];               // Process name (debugging)

  int siga_ticks;//zaizheli 
  int ticks_sum;
  uint64 siga_handler;

  int ishandling;
};

然后去sysproc.c中完成alarm对应的系统函数

uint64 sys_sigalarm(void)
{
  int siga_ticks;//间隔多少时间片调用一次回调函数
  uint64 siga_handler;//指向回调函数的指针
  if(argint(0, &siga_ticks) < 0 || argaddr(1, &siga_handler) < 0)
    return -1;
  struct proc *p = myproc();
  p->siga_handler = siga_handler;
  p->siga_ticks = siga_ticks;
  return 0;

}

然后还需要去syscall.c中添加声明，这里就略过了，和之前操作是一样的。
这样我们就完成了alarm的调用，以及进程信息中关于alarm的信息初始化。
之后我们就需要去trap中添加相应的代码，本来是想将trap调用的过程写一遍的，先留坑把…

// kernel/trap.c usertrap
if(which_dev == 2)//判断时候因为alarm中断的
  {
    if(p->siga_ticks != 0)
    {
      p->ticks_sum ++;//加一个时间片
    }
    yield();//因为是每个时间片cpu中的进程都需要调度，所以yield
  }

当这个proc又被cpu执行的时候，会调用usertrapret函数，进行返回到用户态的准备，这里我们需要判断time是否到了，添加了一个ishandling标志位，标志是否这个进程时候就是在正在运行回调函数，如果是，那么就不要再次调用回调函数了。使用w_sepc将回调函数的地址赋值给pc，这样返回用户态的时候就会到达回调函数。backup_trapframe保存了当前的trapframe，用作回调函数结束后，返回原来调用前状态的备份。

// kernel/trap.c usertrapret
if(p->siga_ticks != 0 && p->ishandling != 1&&p->ticks_sum == p->siga_ticks)
  {
    p->ticks_sum = 0;
    p->backup_trapframe = *(p->trapframe);
    p->ishandling = 1;
    w_sepc(p->siga_handler);
  }

这次写的比较乱…因为隔了很久很久了，最近在也准备实习之类的事情…