清华大学操作系统课程lab2实验报告.docx

物理内存管理实验报告练习0：合并lab1和lab2书上提示使用“diff/merge”工具来合并lab1和lab2的代码，可是没有找到这款工具，但是被推荐使用meld工具，也能很方便地将不同目录的文件异同比较出来，可以一一手动合并，删除，增加代码，避免了不必要的错误。这部分主要合并的文件有kdebug.c、trap.c。练习1：实现firstfit连续物理内存分配算法。完成合并代码的工作之后，make qemu执行lab2，结果出现错误提示：提示default_pmm.c的第283行出现错误，打开文件看，发现这句话出现在函数static void default_check(void) 中，这是一个检查函数，并且提示不要修改。当然，为了调试工作，在检查函数中加一些代码还是可以的。例如通过cprintf输出一些调试信息，除此之外，还发现check函数中使用大量assert函数，大概作用是当参数条件不为1的时候就弹出debug minitor。也可以用来调试作用。起初，我仔细看了basic_check函数，它的作用只是做了一些简单的分配释放的操作，并且也没出错，后面看了default_check函数之后也没找到问题所在。再然后是重点分析default_alloc_pages和default_free_pages函数，结合list_add函数看了许久才发现它的空闲块插入顺序有问题:每次插入都是从free_list的头部插入，事实上，应该保持free_list的顺序，地址小的空闲块应该放在前面，地址大的空闲块应该放在后面，以便firstfit算法的从头快速查找。找到问题后大致明白了这个exercise的目标：这个练习主要就是完善default_alloc_pages和default_free_pages。关键变量：#define free_list (free_area.free_list)/空闲块的链表，但是不指向具体页#define nr_free (free_area.nr_free)/空闲块的个数关键函数：list_init(&free_list);/初始化空闲块链表SetPageProperty(base);ClearPageProperty(base);关键宏：le2page(le, page_link);/由链表指针得到对应页的地址(一) Alloc pages:用firstfit算法寻找空闲块list_entry_t *le = &free_list; while (le = list_next(le) != &free_list) struct Page *p = le2page(le, page_link); if (p-property = n) page = p; break; (二) Alloc pages:删除空闲块，若有剩余则把剩余的部分插入空闲块链表if (page != NULL) list_del(&(page-page_link); if (page-property n) struct Page *p = page + n; p-property = page-property - n;/list_add(&free_list, &(p-page_link); /Excise 1 :My Code list_add(page-page_link.prev, &(p-page_link);/应该要插在链表合适的位置 nr_free -= n; ClearPageProperty(page);(三) Free pages:删除指定块相邻的空闲块，合并成大空闲块while (le != &free_list) p = le2page(le, page_link); le = list_next(le); if (base + base-property = p) base-property += p-property; ClearPageProperty(p); list_del(&(p-page_link); else if (p + p-property = base) p-property += base-property; ClearPageProperty(base); base = p; list_del(&(p-page_link); (四) Free pages:把大空闲块假如空闲块链表/Excise 1:My Code 把新的大空闲块插入free_list le=list_next(&free_list); if(le=&free_list)/假如之前的删除操作刚好把空闲块链表清空 list_add(&free_list,&(base-page_link); else /找合适的位置把大空闲块入free_listwhile(le!=&free_list)p=le2page(le,page_link);if (pbase)list_add_before(&(p-page_link),&(base-page_link);break;le=list_next(le);if(le=&free_list)/假如找不到比base序号大的页,则放在链表尾部list_add_after(free_list.prev,&(base-page_link); 练习2、实现寻找虚拟地址对应的页表项关键的函数以及宏函数： * PDX(la) = 返回虚拟地址la的页目录索引 * KADDR(pa) : 返回物理地址pa相关的内核虚拟地址 * set_page_ref(page,1) : 设置此页被引用了一次 * page2pa(page): 得到page管理的那一页的物理地址 * struct Page * alloc_page() : 分配一页出来 * memset(void *s, char c, size_t n) : 设置s指向地址的前面n个字节为字节c. pde_t *pdep = &pgdirPDX(la);/得到页目录项 if (!(*pdep & PTE_P) /假如页目录项不存在 struct Page *page; if (!create | (page = alloc_page() = NULL) /假如不需要分配页或者分配页失败 return NULL; set_page_ref(page, 1);/设置该页被引用了一次 uintptr_t pa = page2pa(page);/得到该页物理地址 memset(KADDR(pa), 0, PGSIZE);/物理地址转虚拟地址，然后把该页初始化 *pdep = pa | PTE_U | PTE_W | PTE_P;/设置可读，可写，存在位 return &(pte_t *)KADDR(PDE_ADDR(*pdep)PTX(la); /KADDR(PDE_ADDR(*pdep)：这部分是由页目录项地址得到关联的页表物理地址，再转成虚拟地址 /PTX(la)：返回虚拟地址la的页表项索引 /最后返回的是虚拟地址la对应的页表项入口的地址练习3、remove_pte()函数的完善* struct Page *page pte2page(*ptep): 得到页表项对应的那一页 * free_page : 释放一页 * page_ref_dec(page) : 减少该页的引用次数，返回剩下引用此时 * tlb_invalidate(pde_t *pgdir, uintptr_t la) : 当修改的页表是进程正在使用的那些页表，使TLB的那一页无效if (*ptep & PTE_P) /假如页表项存在struct Page *pa