6.S081 lab4 traps

#Backtrace

• 在kernel/riscv.h中添加hints所给的r_fp函数，这个函数的作用是取出s0寄存器的值，该寄存器保存了当前的帧指针。栈帧的布局图如下：

  

  可以看出返回地址和前一个栈帧的帧指针的保存位置是固定的，分别为fp-8和fp-16。

• 弄懂这个图就很容易写出代码了，首先调用r_fp读取当前的帧指针，通过PGROUNDUP对其页面上取整，这里对页面上取整的原因是：可能一个物理页中有多个栈帧嵌套，我们需要打印出所有的返回地址。代码如下：

  void backtrace(void)
  {
      printf("backtrace:\n");
      // 读取当前帧指针
      uint64 fp = r_fp();
      uint64 base = PGROUNDUP(fp);
      while (fp < base){
          uint64 ret_adr = *(uint64*)(fp - 8);
          printf("%p\n", ret_adr);
          // 前一个帧指针
          fp = *(uint64*)(fp - 16);
      }
  }
  

#Alarm

做这个实验之前，一定要弄清楚xv6处理trap的过程，建议好好看一下xv6 book的第四章

• 加入系统调用原型等操作不再赘述。在struct proc中加入以下字段。

  • alarm_interval：报警间隔
  • alarm_handler：指向处理函数的指针
  • ticks_count：距离上一次定时器中断所经历的ticks
  • alarm_trapframe：发生定时器中断时，进程的trapframe，用来恢复进程的执行
  • flag：标记上一次的报警处理程序是否已经执行完，0表示已处理完报警。

  

• 更改usertrap以处理计时器中断。当发生计时器中断时，whick_dev的值为2。注意到指向报警处理函数指针可能为空，只有当指针不为空时，才进行相应的处理。代码如下：

  void
  usertrap(void)
  {
    ...
    // give up the CPU if this is a timer interrupt.
    if(which_dev == 2){
        if (p->alarm_interval){
            p->ticks_count++;
            if (p->ticks_count == p->alarm_interval && p->flag == 0){
              p->alarm_trapframe = *p->trapframe;
              p->trapframe->epc = (uint64)p->alarm_handler;
              p->flag = 1;
              p->ticks_count = 0;
            }
        }
        yield();
    }
  
    usertrapret();
  }
  

  每发生一次定时器中断，ticks_count就加1，如果此时已经达到了报警间隔并且没有正在处理的报警，则设置相应的参数以转至报警处理函数。注意到上述代码的第11行，进程的trapframe->epc保存了进程下一条指令的地址，把其设置为报警处理函数的地址以便进程跳转到报警处理函数。再看到上述代码的第10行，由于进程执行完报警处理函数之后，应该恢复到原来的执行流，故此处的alarm_trapframe保存了进程被中断时相关的寄存器。设置flag以标记本次报警处理还未完成。

• 实现sys_sigalarm函数，该函数有两个参数（报警间隔和报警处理函数的指针），分别给进程的两个成员赋值即可。代码如下：

  uint64
  sys_sigalarm(void)
  {
      struct proc *p = myproc();
      if (argint(0, &p->alarm_interval) < 0 || argaddr(1, (uint64*)&p->alarm_handler) < 0)
          return -1;
      /* printf("%d %d\n", p->alarm_interval, p->alarm_handler); */
      return 0;
  }
  

• 实现sys_sigreturn函数，由于报警处理函数结束后，需要恢复进程被定时器中断时的执行流，把p->trapframe恢复到p->alarm_trapframe。该函数被调用时，标志着报警处理函数已经结束，所以应该把flag设置为0。代码如下：

  uint64
  sys_sigreturn(void)
  {
      struct proc *p = myproc();
      p->flag = 0;
      *p->trapframe = p->alarm_trapframe;
  
      return 0;
  }
  

• 在分配进程的allocproc函数中添加新字段的初始化：

  static struct proc*
  allocproc(void)
  {
    ...
  found:
    ...
    p->flag = 0;
    p->alarm_interval = 0;
    p->ticks_count = 0;
    ...
    return p;
  }