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实验随记
Lab 1
练习3
入口就是boot/start.S的_start。
mrs 读取程序状态字寄存器 mpidr_el1 掩码计算处理器位 用 cbz 跳转主核心至主核心代码,剩下代码忙等 secondary_hang
练习4
Idx Name Size VMA LMA File off Algn
0 init 0000b5b0 0000000000080000 0000000000080000 00010000 2**12
CONTENTS, ALLOC, LOAD, CODE
1 .text 000011dc ffffff000008c000 000000000008c000 0001c000 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
2 .rodata 000000f8 ffffff0000090000 0000000000090000 00020000 2**3
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .bss 00008000 ffffff0000090100 0000000000090100 000200f8 2**4
ALLOC
4 .comment 00000032 0000000000000000 0000000000000000 000200f8 2**0
CONTENTS, READONLY
因为内核代码高地址 0xffffff,所以 VMA 不同。 使用 MMU 处理这个映射,位于 boot/mmu.c L126-130。
练习6
初始化 fp sp 位于 start_kernel 函数(kernel/head.S)
内核栈在 main.c 里定义,build/kernel.sym 可以查到地址
内核预先分配栈的总大小(sp = 栈位置 + 大小)
练习7
使用 info 指令查看地址:info address stack_test
断点设置:b stack_test / b *0xffffff000008c020
sp 寄存器 FP 寄存器:约定俗成通用寄存器倒数第三:$x29
打印内存,地址是 $x29,连续长度10,8字节一单位:x/10g $x29
显示寄存器:p/x $x29
调用一次:0xffffff0000092100 -> 0xffffff00000920e0 (-32)
每次压入 4 个 8 字节
练习8
函数 disasm:x/30i stack_test
stp x29, x30, [sp, #-32]! ; 开栈帧,保存调用方 FP、LR
mov x29, sp ; 设置 FP = 新SP = 老SP - 32
str x19, [sp, #16] ; 保存寄存器 r19
官方的调用约定:https://github.com/ARM-software/abi-aa/blob/main/aapcs64/aapcs64.rst#611general-purpose-registers
因为这里函数没有局部变量,所以 FP = SP
栈状态
=======被调用方栈=======
[SP] —->
栈上数据(这里没有)
[FP] —->
上一栈帧FP
返回地址(LR)
局部变量(这里没有)
保存的寄存器(恰好有调用方函数的调用参数,因为调用方传参是寄存器,而这里保存了下来)
空(可能是对齐)
=======调用方栈=======
上一栈帧栈上数据
FP LR 保存的寄存器(之前函数的调用参数) 空
实验中显然调用参数是通过寄存器传送的,怎么能打印出参数呢?
其实参数就在下个栈帧保存的之前的寄存器状态中。
Lab 2
问题1:哪个文件或代码段中指定了 ChCore 物理内存布局
编译阶段
编译时配置镜像格式的文件为 scripts/linker-aarch64.lds.in
运行阶段
运行阶段在 kernel/mm.c:L70 的 mm_init 设置各个地址
练习1
基本思路就是回收的时候一路尝试向上合并,分配的时候找一个更大的块然后一路向下分裂。
练习2
没啥特别的。不过目前只实现了用户空间的 2k 页分配。
好家伙,循环里面忘记用 va_cur 用了 va。但是测试用例竟然过了 →_→
练习3
boot/mmu.c:L80-106 映射了 KBASE~KBASE+256M
boot/mmu.c:L109-110 映射了 KBASE+512M~KBASE+4G
因此只需要类似操作,补全中间的 256M 即可。
注意的是,寄存器保存的地址是 paddr_t
Lab 3
Capability
好像和 MC、Linux 的 Cap 都不太一样。这里的 Cap 是一个可变的描述符,用来指代一个内核资源。
比起 Cap,更像是一个对象表。
练习1
ELF 读入
ELF Section、Segment 两个概念。
- Section 是程序中的不同节,比如 .text。
- Segment 是程序中实际分配的不同段,包括多个 Section,可以用 `readelf -l` 查看关系
主要操作就是计算偏移与复制。
其实连对齐都不用,直接就干上去也行,反正之前页表的时候已经处理了没对齐的情况。
一定注意对齐!竟然在后面实验翻车了,段开头是有可能非 4k 对齐的,复制要加上偏移。
alloc_section = (char *) phys_to_virt(pmo->start) + (p_vaddr & (PAGE_SIZE - 1));
初始化线程上下文
照着文字写就行,初始化 TCB
切换上下文
返回上下文结构体的首地址就行
练习2
process_create_root、thread_create_main 直接写在注释里面了。
练习4
见注释
练习5
基本就是移动参数寄存器然后 svc。注意要先保存 x0 寄存器到另一寄存器。
练习7
主要原因是 libmain 中跳转都是使用 b 指令(没有填写链接寄存器),因此执行到 main 的 ret 时链接寄存器值为 0, 程序就返回到 0x0 处执行了。由此触发指令异常。
练习8
这个是最离谱的。所谓退出其实就是输出里出现了“breakpoint”。实际上程序并不会退出(评测机倒是会)。
练习9
这个的关键是分配一页。我直接用了 kernel 统一的 kmalloc,反正大小够大肯定是用伙伴堆。
正常情况下还需要调用 commit_page_to_pmo 记录具体的分配物理页,要不然无法回收。但是注释说为了简便起见就不做了。
顺便吐槽一下开了 Debug 日志就没办法通过样例了,因为 brk 样例触发缺页中断会输出一个 Debug,正好在"0,[Debug]…1,2,…"。
Lab 4
练习1
基本流程其实类似。但是对于其他 cpu 并不是单纯死循环,而是等待 bss 段清空、切换权限等级、等待多核准备完成最后进入 c 入口。
练习3
boot 阶段的栈是独立的。函数也没调用几个,我猜测可能是 el1_mmu_activate 函数的问题?
练习6
原因是 unlock_kernel 后才进行从栈恢复,而且函数退出时内核栈还是空的,所以 unlock 的时候无所谓。
练习7
虽然没提,但是其实状态设置、控制很重要。以及 BUG 异步输出基本和乱码一样,希望加个打印锁……
还有一个重点就是 ready_queue 不是结构体开头,所以不可以直接转成 thread *。
sys_yield 要注意必须手动调用切换上下文,不然不会有效果。因为默认的 exception_return 不考虑 current_thread。
练习8
否则将无法再次在该核上进行调度。
练习15
Step A、B 的代码完全没有删干净,而且 A、B 描述都是反的。所以写完练习 14 就可以直接通过 spawn info 了。
我还以为乱码是我又映射错了,结果是代码真的是这么设计的,好吧。
Lab 5
练习 1-4
由于奇妙的页错误(2240710117)鸽了一年,我已经什么都记不起来了(混乱)
练习 5
退格、tab 都可以捕获,以及由于 terminal 特性 "\b \b" 可以删除前一字符
练习 6
ls 的检查要求顶格打印
cd 实现复杂一点,统一用 path_to_absolute 加入当前路径,path_append 连接(感觉 bug 会很多)
cat 我以为我看错了,怎么就直接 printf 了
练习 7
yet another 没删干净
补全还挺有意思的,给的指引也挺清晰(complement_time)。搞一个词典匹配就好,反正也没多少个 O(n) 了。
complement 存待补全,结果直接替换整个 buf 比较简单。
因为有参数、文件、内建指令等等多次匹配,所以 n 轮循环 complement_time 还挺讨厌的。这里第一轮匹配的时候 收集匹配数,后面几轮直接取模递归了。虽然会多重复几次匹配,但是胜在简洁。