操作系统实验*

南开大学操作系统课程，基于 ucore 的课程实验。

Lab 1*

trapframe 结构体保存中断位置的程序上下文，ss, esp 入栈，eflags, cs, eip 入栈，错误代码 error_code 入栈，无对应代码填入 0，然后填入中断号 trapno。调用 __alltraps，依次填入 ds, es, fs, gs，pushal 依次将 eax, ecs, edx, ebx, old esp, ebp, esi, edi 入栈。

Lab 2*

探测物理内存：int 15h 中断，参数为 eax: e820h。

分页管理物理内存，使用 free_area_t 结构维护空闲的内存块。

段页式管理，逻辑地址 => 线性地址 => 物理地址。

Lab 3*

虚拟内存管理。

几种 page_fault：

• 目标页帧不存在，页表项全为 0，未建立映射或已撤销。
• 相应的物理页帧不在内存中，页表项非空，Present 标志位为 0。
• 不满足访问权限，页表项 Present 标志为 1，但低权限试图访问高权限，或者程序试图写只读页面。

vma_struct 维护应用程序运行所需的合法内存空间。

缺页中断流程，跟普通中断的流程类似。

页面替换算法：

• FIFO：Belady 现象，增加页帧数，访问异常数增多。
• Clock：环形链表，扫描，找到第一个访问位为 0 的换出。
• ExClock：还要考虑是否修改过。

Lab 4*

创建内核线程，共用内核内存空间。第 0 个进程 idleproc，第 1 个进程 initproc。

创建进程控制块，包括进程状态、内核栈、是否需要调度、父进程、上下文、中断帧、页表地址等。

kernel_thread 函数调用设置中断帧，然后调用 do_fork 创建线程。

do_fork 函数流程：

• 分配并初始化进程控制块。
• 分配并初始化内核栈。
• 复制或共享进程内存管理。
• 设置进程中断帧和执行上下文。
• 控制块插入 hash_list 和 proc_list。
• 设置为就绪态。
• 返回子进程的 pid。

Lab 5*