rcore学习日志

3-30

今天训练营开幕,在参加训练营之前自己做到了ch2就没进行下去了,希望可以通过训练营督促自己继续进步.

3-31

今天因为有cpu的实验课,时间比较仓促,只简单看了下ch3的描述,还有很多没有搞明白,比如RR的实现,还有switch的实现等,明天时间比较多要仔细看一下.今天复习了一下操作系统课的进程调度相关内容,应该对接下来的学习有所帮助.

4-1

今天试图搞清楚ch3的操作系统是如何从头开始一步步执行的,发现对特权级指令和csr的理解还有一些问题,先回第一二章复习一下.

rust指令

#![no_std] //不包含标准库
#![no_main] //不包含一般意义的main()函数
#![no_mangle] //编译链接时不修改符号名
#![link_section = "..."] //在链接时的符号
#[linkage = "weak"] //标记为弱链接,若有重名,采用另一个

汇编相关

U:用户态 S:特权级 M:机器级,RustSBI运行在这里

ecall //特权级指令,从U->S,S->M

CSR寄存器(control and status register)

CSR名	与Trap相关的功能
sstatus	spp字段给出trap前cpu位于哪个特权级
sepc	当trap为异常时,记录trap前执行最后一条指令的地址
scause	trap原因
stval	trap附加信息
stvec	trap处理代码的入口地址

当一个cpu执行完一条指令准备trap到S时:

spp字段被修改为相应特权级
spec和scause等寄存器存入相关值
cpu跳转到stvec指定的地址进行trap处理

在trap时,需要保存sstatus和sepc,因为二者在trap全程有意义(在中断嵌套时还可能被覆盖),而其他的在trap后立刻就被使用了.

时间还是太有限了..关于TaskManager的部分明天再看吧

4-2

time定时器的分析

在主函数中有这么一行:

os/src/main.rs
timer::set_next_trigger();

这个函数拆开后,关键点在这里:

pub fn set_next_trigger() {
    set_timer(get_time() + CLOCK_FREQ / TICKS_PER_SEC);
}

pub fn set_timer(timer: usize) {
    sbi_call(SBI_SET_TIMER, timer, 0, 0);
}

get_time()函数获得自上电以来的cpu周期数,那么传给set_timer的参数值就是当前cpu周期数加上10ms后的cpu周期数,在set_timer函数里,调用sbi_call,通过ecall指令进入M状态,进入trap,跳转到trap_handler里获得trap原因参数然后设置下一次trap时间后将当前应用状态设置为就绪. 而发生trap后跳转到的地址是由stvec寄存器指定的,这个寄存器的值在初始化时被初始化为trap.S文件中的__alltraps,这样完成硬件层级的切换

TaskManager的分析

在TASKMANAGER初始化中难以理解的部分在这儿:

for (i, task) in tasks.iter_mut().enumerate() {
            task.task_cx = TaskContext::goto_restore(init_app_cx(i));
            task.task_status = TaskStatus::Ready;
        };

/// get app info with entry and sp and save `TrapContext` in kernel stack
pub fn init_app_cx(app_id: usize) -> usize {
    KERNEL_STACK[app_id].push_context(TrapContext::app_init_context(
        get_base_i(app_id),
        USER_STACK[app_id].get_sp(),
    ))
}

pub fn app_init_context(entry: usize, sp: usize) -> Self {
        let mut sstatus = sstatus::read(); // CSR sstatus
        sstatus.set_spp(SPP::User); //previous privilege mode: user mode
        let mut cx = Self {
            x: [0; 32],
            sstatus,
            sepc: entry, // entry point of app
        };
        cx.set_sp(sp); // app's user stack pointer
        cx // return initial Trap Context of app
    }

init_app_cx函数接受一个app_id,在内核栈上分配应用i的trap上下文.分配前先初始化上下文,在app_init_context函数中,读取当前模式状态信息,并设置为用户态,然后获得应用的栈指针位置,入口地址设置为应用的起始地址get_base_i函数获得.

核心就是通过栈的地址空间,初始化每个应用自己的寄存器,设置csr等,这里涉及到用户栈和内核栈的交互.

4-3

没学新内容,做了下作业,明天要清明了,可能会出去丸惹

4-7

今天先初看下ch4,争取把代码都搞懂,可能做不了太多,因为今天太多精力要投入到cpu实验里

address模块遇到的困惑

impl From<usize> for PhysPageNum {
    fn from(v: usize) -> Self {
        Self(v & ((1 << PPN_WIDTH_SV39) - 1))
    }
}
//PPN_WIDTH_SV39 = 44

在riscv sv39标准中,物理页号应该是12到56位的44位,为什么这里是低44位? 因为这里把物理页号作为独立的数值进行处理,不是看做一个地址中的某些位数.

impl From<VirtAddr> for usize {
    fn from(v: VirtAddr) -> Self {
        if v.0 >= (1 << (VA_WIDTH_SV39 - 1)) {
            v.0 | (!((1 << VA_WIDTH_SV39) - 1))
        } else {
            v.0
        }
    }
}

为什么从虚拟地址转换为整数这么麻烦?

因为sv39要求从39-63位要和第38位完全相同.第一个if条件检查第38位是否为1,如果为1,那么创建一个掩码,它的低39位全为0,高位全为1,从而实现了sv39的要求. 如果第38位不是1,直接返回即可.

page_table模块遇到的困惑

具体的多级页表寻址过程:

从stap寄存器读取到该应用的根页表基址(左移12位之后),然后加上vpn[2]的偏移量获得二级页表的入口物理地址,然后重复上述过程直到找到具体物理地址.

4-8

今天读完了ch4的全部内容,尝试做了下实验习题,有点困难..

4-9

完成了ch4实验,进度有点慢,要加速了

4-10

第五章进程切换相对简单一些,一天差不多六个小时搞完了.

4-11

理论知识跟不上了,先花两天补一下文件系统的理论知识吧

4-12 4-13

休息

4-14

尝试理解ch6,内容比较繁杂,各种封装有点多啊… 没太看懂,明天继续,今天先把文件系统笔记做了再说

4-15

做了下文件系统的笔记,对Inode和磁盘分配清晰了不少

4-16

杂事缠身,抽不出时间 QAQ

4-17

重新看了一遍ch6,感觉还是云里雾里,太复杂了

4-18

经过不懈努力终于完成ch6了… rust Trait 我们喜欢你…

4-21

开始ch7,感觉不是很复杂?也没有编程作业,好耶

从入门到入土