在认清生活的真相之后依然热爱生活

685 字

3 分钟

xv6-lab4

2025-01-06

实验记录

C/C++

/

OS

Backtrace (moderate)#

在risc-v中，函数的帧栈被这样组织

graphviz

我们可以通过不断获得fp(栈指针)从而遍历整个函数调用栈,
我们可以默认函数调用的帧栈都被储存在一页上来设置终止条件：

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void backtrace() {
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  uint64 s0;  // the stack frame pointer
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  uint64 ra;  // the return address
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  uint64 olds0;
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  s0 = r_fp();
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  olds0 = s0;
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  printf("backtrace:\n");
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  while (s0 >= PGROUNDDOWN(olds0) && s0 < PGROUNDUP(olds0)) {
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    ra = *(uint64 *)(s0 - 8);
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    printf("%p\n", (void *)ra);
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    olds0 = s0;
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    s0 = *(uint64 *)(s0 - 16);
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  }
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}

然后再在panic，sys_sleep等函数中加上backtrace的调用即可

Alarm (hard)#

You should add a new sigalarm(interval, handler) system call. If an application calls sigalarm(n, fn), then after every n “ticks” of CPU time that the program consumes, the kernel should cause application function fn to be called. When fn returns, the application should resume where it left off. A tick is a fairly arbitrary unit of time in xv6, determined by how often a hardware timer generates interrupts. If an application calls sigalarm(0, 0), the kernel should stop generating periodic alarm calls.

我们需要为xv6添加一个简单的信号处理机制，用户在userspace向内核空间注册userspace的函数，并且希望每隔一段时间就执行用户注册的这些函数

难点主要在于如何在内核空间的处理程序中执行用户函数，首先在proc.h中为每个进程添加用于指示信号处理程序的字段

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// proc.h struct proc
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  // sigaction handlers
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  int alarm_interval;
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  void (*sig_alarmsignal)(void);
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  int last_alarm;
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  struct trapframe tf; // save the previous trapframe
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  int in_alarm_handler;
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  ...

然后在sys_sigalarm中完成信号函数的注册

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uint64
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sys_sigalarm(void){
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int n;
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uint64 handler;
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argint(0, &n);
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argaddr(1, &handler);
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// printf("enter sys_sigalarm with args %d %p\n", n, (void*)handler);
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struct proc *p = myproc();
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p->alarm_interval = n;
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p->sig_alarmsignal = (void (*)(void))handler;
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return 0;
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}

注册完成信号函数后，我们就要考虑怎么在内核空间中执行信息函数了.

每当xv6受到timer中断时，我们就将进程的内置计时器++，当计数到达设置阈值时，我们先保存当前的trapframe，然后在通过usertrapret返回到用户空间执行用户函数

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  ...
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  if(which_dev == 2){
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    p->last_alarm ++;
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    if(p->in_alarm_handler){
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      p->last_alarm = 0;
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    } else if(p->last_alarm == p->alarm_interval){
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      // 保存当前的trapframe
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      p->tf = *p->trapframe;
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      // 因为要执行用户态的函数，必须通过trap让程序在用户态下执行
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      p->trapframe->epc = (uint64)p->sig_alarmsignal;
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      p->last_alarm = 0;
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      p->in_alarm_handler = 1;
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      usertrapret();
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    }
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    yield();
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  }
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  ...

当用户的函数执行完后，其会调用系统调用sys_sigreturn,再次回到kernel space，此时我们便可以恢复上下文，继续执行先前的任务

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uint64 sys_sigreturn(void) {
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  // 用户态函数执行完后，恢复之前程序中断时的上下文
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  struct proc *p = myproc();
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  *p->trapframe = p->tf;
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  p->in_alarm_handler = 0;
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  usertrapret();
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  return 0;
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}