练习

对实验报告的要求:

  • 基于markdown格式来完成,以文本方式为主
  • 填写各个基本练习中要求完成的报告内容
  • 完成实验后,请分析ucore_lab中提供的参考答案,并请在实验报告中说明你的实现与参考答案的区别
  • 列出你认为本实验中重要的知识点,以及与对应的OS原理中的知识点,并简要说明你对二者的含义,关系,差异等方面的理解(也可能出现实验中的知识点没有对应的原理知识点)
  • 列出你认为OS原理中很重要,但在实验中没有对应上的知识点

练习0:填写已有实验

本实验依赖实验1/2/3。请把你做的实验1/2/3的代码填入本实验中代码中有“LAB1”,“LAB2”,“LAB3”的注释相应部分。

练习1:分配并初始化一个进程控制块(需要编码)

alloc_proc函数(位于kern/process/proc.c中)负责分配并返回一个新的struct proc_struct结构,用于存储新建立的内核线程的管理信息。ucore需要对这个结构进行最基本的初始化,你需要完成这个初始化过程。

【提示】在alloc_proc函数的实现中,需要初始化的proc_struct结构中的成员变量至少包括:state/pid/runs/kstack/need_resched/parent/mm/context/tf/cr3/flags/name。

请在实验报告中简要说明你的设计实现过程。请回答如下问题:

  • 请说明proc_struct中struct context contextstruct trapframe *tf成员变量含义和在本实验中的作用是啥?(提示通过看代码和编程调试可以判断出来)

练习2:为新创建的内核线程分配资源(需要编码)

创建一个内核线程需要分配和设置好很多资源。kernel_thread函数通过调用do_fork函数完成具体内核线程的创建工作。do_kernel函数会调用alloc_proc函数来分配并初始化一个进程控制块,但alloc_proc只是找到了一小块内存用以记录进程的必要信息,并没有实际分配这些资源。ucore一般通过do_fork实际创建新的内核线程。do_fork的作用是,创建当前内核线程的一个副本,它们的执行上下文、代码、数据都一样,但是存储位置不同。在这个过程中,需要给新内核线程分配资源,并且复制原进程的状态。你需要完成在kern/process/proc.c中的do_fork函数中的处理过程。它的大致执行步骤包括:

  • 调用alloc_proc,首先获得一块用户信息块。
  • 为进程分配一个内核栈。
  • 复制原进程的内存管理信息到新进程(但内核线程不必做此事)
  • 复制原进程上下文到新进程
  • 将新进程添加到进程列表
  • 唤醒新进程
  • 返回新进程号

请在实验报告中简要说明你的设计实现过程。请回答如下问题:

  • 请说明ucore是否做到给每个新fork的线程一个唯一的id?请说明你的分析和理由。

练习3:阅读代码,理解 proc_run 函数和它调用的函数如何完成进程切换的。(无编码工作)

请在实验报告中简要说明你对proc_run函数的分析。并回答如下问题:

  • 在本实验的执行过程中,创建且运行了几个内核线程?
  • 语句local_intr_save(intr_flag);....local_intr_restore(intr_flag);在这里有何作用?请说明理由

完成代码编写后,编译并运行代码:make qemu

如果可以得到如 附录A所示的显示内容(仅供参考,不是标准答案输出),则基本正确。

扩展练习Challenge:实现支持任意大小的内存分配算法

这不是本实验的内容,其实是上一次实验内存的扩展,但考虑到现在的slab算法比较复杂,有必要实现一个比较简单的任意大小内存分配算法。可参考本实验中的slab如何调用基于页的内存分配算法(注意,不是要你关注slab的具体实现)来实现first-fit/best-fit/worst-fit/buddy等支持任意大小的内存分配算法。。

【注意】下面是相关的Linux实现文档,供参考

SLOB

http://en.wikipedia.org/wiki/SLOB
http://lwn.net/Articles/157944/

SLAB

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-slab-allocator/