Lab: page tables

Speed up system calls(easy)

实验思路

1. 首先是看 kernel/memlayout.h ，能看到里面有一个 USYSCALL 的宏，还有一个 struct usyscall 的结构体，看题能知道，这题就是希望使用这个 usyscall 让用户态的程序获取 pid 的时候不切换内核态
2. 根据提示，找到 kernel/proc.c 的 proc_pagetable() 函数，在这里可以实现映射，根据上一条思路，和这里的这个函数一起观看会发现，这个函数还实现了了另外两个宏的映射，因此，模仿着它的映射，就可以了。但是会发现 proc 结构体里没有宏对应的变量，因此需要手动添加一个
3. 提示里还说要注意选择权限的比特位，由于不知道权限的比特位，需要看一下书，看完书就知道比特位在 kernel/riskv.h 中也有宏的定义，直接使用就好了
4. 根据提示，在 allocproc() 函数中，需要初始化 usyscall ，同时也能看到这个函数里初始化另外一个宏，在它下面模仿着初始化就可以了
5. 根据提示，和上一条思路一样修改方法，修改 freeproc()
6. 这时候运行会出现 panic: freewalk: leaf 的错误，看到 free ，猜到也许是 freeproc() 的问题，仔细看修改过的代码，没发现什么问题，由于改动和页表相关，去看一下 proc_freepagetable() ，发现这里没有 ummap USYSCALL ，添加一条 ummap USYSCALL 就可以了

踩到的坑

1. 在 allocproc() 函数中，我把初始化 usyscall 写到了初始化页表后面，导致初始化页表出现了缺页异常，找了了十分久才发现

Print a page table(easy)

实验思路

1. 定义一个 vmprint() 函数在 kernel/vm.c 中，由于是打印页表，因此参数就是一个页表
2. 根据示例，直接使用 %p 打印第一行地址，也就是页表的第一条地址
3. 页表的转换需要使用位运算，这个在 kernel/riscv.h 中有宏定义好了，页表的其他信息里面也有宏定义好了，直接调用即可
4. 参考 freewalk() 函数，是释放页表，释放页表需要遍历，因此可以直接将整个函数复制过来修改，但是由于需要递归操作，所以新建一个_print_pgtbl() 函数，将 freewalk() 复制进去，新函数的参数是页表和层级，层级用于判断递归的层数
5. 页表中有一个位是 PTE_V ，在 kernel/riscv.h 可以得知，这个位是判断页表是否有效的。对于无效的页表，直接跳过就好，对于有效的页表，直接按格式打印层级和地址
6. 打印完之后需要判断该页表是不是叶子的页表，判断的方法通过课程或者 xv6 book 可以知道，当 PTE_R PTE_W PTE_X 都等于 0 的时候，页表有子页表，否则是叶子页表，如果不是叶子页表，直接递归同时层级加一就行了
7. 总结一些递归思路，首先遍历 pagetable ，取出每一个 pte ，如果 pte 是有效的继续，无效则结束，然后遍历层级，打印 .. ，接着获取该 pte 的 pa ，按照格式打印出来，最后判断该 pte 是不是叶子 pte ，如果不是就递归

Detecting which pages have been accessed (hard)

实验思路

1. 首先要找到 kernel/sysproc.c 里面的 sys_pgaccess() ，然后使用 argaddr() 和 argint() 接收参数，可以参考一下其他地方的使用，前面说了会有三个参数，如果感觉不明确，可以去 user/pgtbltest.c 里看一下。
2. 根据提示，使用 copyout() 传出参数，可以使用 printf() ，测试一些。
3. 根据提示，做边界测试。
4. 使用 walk() 函数，这个函数的作用就是根据虚拟地址返回物理地址，如果没有找到，就会根据 alloc 判断是否新建 pagetable ，这里不需要。
5. 在 kernel/vm.c 下新建一个函数，否则调用不了， kernel/sysproc.c 中没有 walk() 函数的定义，新函数使用 walk() 获取 pte ，然后定义一个 PTE_A 的宏，用于得到 access 的标志位。当获取到标志位为 1 时，设置为 0 并返回 1 。
6. 通过位运算得到结果，通过 copyout() 传递出去。