鸽了好久，决定还是把之前做的实验都给记录一下吧orz。

Lab 5 的懒分配（Lazy Allocation）

这个实验主要是为了实现一种内存分配策略。即在进程实际访问内存时才分配物理内存，而不是在调用 sbrk 时立即分配。这可以提高内存利用率，减少不必要的内存浪费。(有点像线段树中的lazy tag 就是 打一个标记，em 你要用，我在给你，不要浪费)。

修改 sbrk 函数

1.只增加进程的大小分配字段 myproc() -> sz; 但是不给他分配实际的物理页面。

2.当进程访问未分配的内存时，会引发page fault。

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uint64
sys_sbrk(void)
{
    int addr;
    int n;
    if(argint(0, &n) < 0)
        return -1;
    addr = myproc()->sz;
    myproc()->sz += n;
    return addr;
}

处理缺页异常

因为我们修改的sbrk函数 会导致page fault 所以我们需要修改一下处理函数。

  • 在 usertrap 函数中添加代码来处理缺页异常。
  • 当 r_scause() 返回值为 13（加载页错误）或 15（存储/AMO 页错误）时，分配一个物理页并将其映射到引发异常的虚拟地址。

大致思路如下

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void
usertrap(void)
{
    if (r_scause() == 13 || r_scause() == 15) {
        uint64 va = r_stval();
        uint64 ka = (uint64) kalloc();
        if (ka == 0) {
            myproc()->killed = 1;
        } else {
            memset((void*)ka, 0, PGSIZE);
            va = PGROUNDDOWN(va);
            if (mappages(myproc()->pagetable, va, PGSIZE, ka, PTE_U | PTE_W | PTE_R) != 0) {
                kfree((void*)ka);
                myproc()->killed = 1;
            }
        }
    } else {
        // 处理其他中断
    }
}

更新 uvmunmap函数

确保取消映射时不会因为未分配虚拟内存而导致引发panic

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void
uvmunmap(pagetable_t pagetable, uint64 va, uint64 npages, int do_free)
{
    for (uint64 a = va; a < va + npages * PGSIZE; a += PGSIZE) {
        pte_t *pte = walk(pagetable, a, 0);
        if (pte == 0 || (*pte & PTE_V) == 0) {
            continue;
        }
        if (do_free) {
            uint64 pa = PTE2PA(*pte);
            kfree((void*)pa);
        }
        *pte = 0;
    }
}

总结

os 实验是非常有意思的一件事，只有多做，多去查阅资料，擅长使用google or Stack 、Overflow 、copilot ai 等gpt模型 来帮助我们去完成这个实验，在这个时代，做就完事了，加油~