先切到pgtbl分支
$ git fetch
$ git checkout pgtbl
$ make clean
先看懂这个图片：
这里解释一下
（Figure 3.4: A process’s user address space, with its initial stack.）
左边那一列也就是进程的用户空间，可以看见最上面从上往下有三个主要区域：trampoline,trapframe以及unused。结合该分支下的kernel/memlayout.h的宏定义：
#define TRAMPOLINE (MAXVA - PGSIZE)
#define TRAPFRAME (TRAMPOLINE - PGSIZE)
#define USYSCALL (TRAPFRAME - PGSIZE)可以看见宏定义USYSCALL利用了unused空间，也就是这里来实现'Speed up system calls'
结合第一二三个提示：我们到kernel/proc.c
从allocproc()到proc_freepagetable()函数仔细阅读一遍。
再看看Hints:
- You can perform the mapping in proc_pagetable() in kernel/proc.c.
- Choose permission bits that allow userspace to only read the page.
- You may find that mappages() is a useful utility.
- Don't forget to allocate and initialize the page in allocproc().
- Make sure to free the page in freeproc().
结合一二三点，我们进入proc_pagetable()函数里面
// map the trampoline code
......
if(mappages(pagetable, TRAMPOLINE, PGSIZE, (uint64)trampoline, PTE_R | PTE_X) < 0){
uvmfree(pagetable, 0);
return 0;
}
// map the trapframe page just below the trampoline
......
if(mappages(pagetable, TRAPFRAME, PGSIZE, (uint64)
(p->trapframe), PTE_R | PTE_W) < 0){
uvmunmap(pagetable, TRAMPOLINE, 1, 0);
uvmfree(pagetable, 0);
return 0;
}
// solution: 这里就是所谓的'perform the mapping'
// 同样模仿上文，发现mappages()有一个变量需要斟酌
// 那就是第四个形参pa;
这里简单解释一下mappages(pagetable_t pagetable, uint64 va, uint64 size, uint64 pa, int perm)：该函数为pagetable(一整个页表)创捷一个PTE（PageTableEntry 也就是一页），从va开始，分配size，映射到pa，权限是perm
到这里发现形参pa没有能够直接用的变量，需要在进程中设定新变量：in kernel/proc.h
// Per-process state
struct proc {
struct spinlock lock;
......
......
struct usyscall *usyscall; // solution: data page for USYSCALL
};然后就可以直接抄上文了，补全参数。
进入proc_pagetable()函数里面:（记得权限改为PTE_U）
// solution: 这里就是所谓的'perform the mapping'
// 同样模仿上文，发现mappages()有一个变量需要斟酌
// 那就是第四个形参pa;
if(mappages(pagetable, USYSCALL, PGSIZE, (uint64)
(p->usyscall), PTE_R | PTE_U) < 0){
uvmunmap(pagetable, TRAMPOLINE, 1, 0);
uvmunmap(pagetable, TRAPFRAME, 1, 0);
uvmfree(pagetable, 0);
return 0;
}解释一下mappages不成功为啥是这几行uvmunmap()函数，其实是因为分配不成功的话，前两次的也不作数了，最后页表pagetable也free了就行,然后直接返回0。
同样的，根据后两个提示照猫画虎：
in kernel/proc.c/allocproc()
......
found:
p->pid = allocpid();
p->state = USED;
// Allocate a trapframe page.
if((p->trapframe = (struct trapframe *)kalloc()) == 0 ){
freeproc(p);
release(&p->lock);
return 0;
}
// Solution: Allocate a usyscall
if((p->usyscall = (struct usyscall *)kalloc()) == 0 ){
freeproc(p);
release(&p->lock);
return 0;
}
// solution: initialize
p->usyscall->pid = p->pid;
......in kernel/proc.c/freeproc()
// solution: free the page
if(p->usyscall){
kfree((void*)p->usyscall);
}
p->usyscall = 0;in kernel/proc.c/proc_freepagetable()
// solution: uvmunmap
uvmunmap(pagetable, USYSCALL, 1, 0);
uvmunmap(pagetable, TRAMPOLINE, 1, 0);
......运行pgtbltest，ugetpid_test:OK
通过。
先看懂下面这个图片：
这个实验挺简单的。不多赘述。
先按照提示重点看一下kernel/vm.c中的函数freewalk()。
其实就是递归遍历这个三级页表（dfs）
那么根据这个操作，直接在最后几行添加这个vmprint()函数：
// solution: vmprint()
void
recursive_vmprint(pagetable_t pagetable, uint64 depth)
{
// only 3 level pagetable
if(depth > 2){
return;
}
// there are 2^9 = 512 PTEs in a page table
for(int i = 0; i < 512; i++){
pte_t pte = pagetable[i];
if(pte & PTE_V){
// this PTE points to a lower-level page table.
uint64 child = PTE2PA(pte);
if(depth == 0){
printf(" ..%d: pte %p pa %p\n", i , pte, child);
recursive_vmprint((pagetable_t)child, depth + 1);
}else if(depth == 1){
printf(" .. ..%d: pte %p pa %p\n", i , pte, child);
recursive_vmprint((pagetable_t)child, depth + 1);
}else{
printf(" .. .. ..%d: pte %p pa %p\n", i , pte, child);
}
}
}
return;
}
void
vmprint(pagetable_t pagetable)
{
printf("page table %p\n", pagetable);
recursive_vmprint(pagetable, 0);
return;
}然后去kernel/defs.h中定义这个原型
......
// vm.c
......
void vmprint(pagetable_t); // solution: define the prototype还有kernel/exec.c中的exec()函数中 在return argc;之前加入给定代码。
......
// solution: insert the code
if(p->pid == 1){
vmprint(p->pagetable);
}
return argc;
......最后运行一下./grade-lab-pbtbl pte printout显示OK即可。
先看一下简要题干：
同样还是需要这张图片：
注意这里我们需要用到PTE_A这个标志位（在第六位）。
结合前五个提示：
我们主要做以下事情：
- 声明变量
- 用argaddr和argint获取参数
- 设置边界条件
- Detect which pages have been accessed(待实现)
- 用copyout函数把结果传给用户空间
in kernel/sysyproc.c
#ifdef LAB_PGTBL
int
sys_pgaccess(void)
{
// lab pgtbl: your code here.
// solution: implement
uint64 addr; // arg 0 the starting virtual address of the first user page to check
int n; // arg 1 the number of pages to check
int bitmask; // arg 2 a user address to a buffer to store the results into a bitmask
struct proc* p = myproc(); // current process
int buf = 0; // store a temporary buffer in the kernel;
// assume that all pages are not accessed: 0x0000 0000 (32 PTEs)
argaddr(0, &addr);
argint(1, &n);
argint(2,&bitmask);
// upper limit and lower limit for safety
if( n > 32 || n < 0){
return -1;
}
// result in buf
buf = 0x1111; // just for test
if(copyout(p->pagetable, bitmask, (char*)&buf, sizeof(buf)) < 0){
return -1;
}
return 0;
}
#endif这里buf = 0x1111用于测试代码copyout是否将kernel中的掩码传给user空间。
(这里用buf暂存掩码结果，根据题目，这里的低位的次序表示第几页，比如二进制0000 1111表示第0、1、2、3页均被access过)
后期将补上这段核心代码。
再看后面的提示，需要我们去定义PTE_A，结合上图和前文代码:
in kernel/riscv.h:
#define PTE_A (1L << 6) // solution: define PTE_A这里需要我们仔细阅读walk()函数以便我们后期调用。
那么到这里就需要实现核心代码了（检测哪一页被访问过）大体上需要我们这样：
- 获取当前进程的页表
- 用walk()函数获取PTE
- 对PTE中的PTE_A位进行检测，是否被访问
- 如果被访问，buf对应位置1
- 最后PTE中的PTE_A位进行置0（复位）
- 重复用walk()函数获取PTE，直到遍历结束
#ifdef LAB_PGTBL
int
sys_pgaccess(void)
{
// lab pgtbl: your code here.
// solution: implement
uint64 addr; // arg 0 the starting virtual address of the first user page to check
int n; // arg 1 the number of pages to check
int bitmask; // arg 2 a user address to a buffer to store the results into a bitmask
struct proc* p = myproc(); // current process
int buf = 0; // store a temporary buffer in the kernel;
// assume that all pages are not accessed: 0x0000 0000 (32 PTEs)
argaddr(0, &addr);
argint(1, &n);
argint(2,&bitmask);
// upper limit and lower limit for safety
if( n > 32 || n < 0){
return -1;
}
// result in buf
pte_t *pte = 0;
for(int i = 0; i < n; i++){
int va = addr + i * PGSIZE;
pte = walk(p->pagetable, va, 0);
if(*pte & PTE_A){
buf = buf | (1L << i); // i_th page is accessed
}
*pte = (*pte) & ~PTE_A; // set the access bit (PTE_A) to zero
}
if(copyout(p->pagetable, bitmask, (char*)&buf, sizeof(buf)) < 0){
return -1;
}
return 0;
}
#endif这里位运算的细节也不算太难。
关于设置buf掩码，初始值一定要是全0，若第i页被访问过(PTE_A)，1左移动i位后和buf按位或运算即可，最后结果存buf。
关于重置PTE_A，先把PTE_A全部取反（111...11011111）然后按位与上pte的值，最后赋值回去。
最后运行一下测试，通过OK就行。