3.LAB-5 COW

LAB-5 COW

主要是修改fork和缺页中断处理程序

以前fork时，会直接复制原进程的页表内容到新页表，具体过程是

​ 对于原页表中的每一页，malloc一个新页，然后复制数据到新页，最后把这一页映射到新页表

现在进行修改：

1. fork复制页表

1. 对于新进程，为其创建新页表
2. 直接复用旧页表项，不复制旧物理页
3. 如果旧页表项没有写权限，那就无需修改权限，直接复制页表项
4. 如果有写权限，消除掉其写权限，并为其添加COW Flag

[!IMPORTANT]

如果只有新进程没有写权限，而旧进程有权限，旧进程有可能修改页内容，此时新进程将会出错，因此双方都没有写权限

2. 中断处理程序

当需要修改时，会发生缺页中断，此时再进行数据迁移

1. 得到发生缺页的物理地址

   查看此页的引用数，如果是1，直接修改页表项，使其有写权限

2. malloc新页

3. 把旧页的数据复制到新页中。

4. 修改页表，使其映射到新页

5. 修改新页表项，使其有写权限

3. 引用计数

XV6中，页大小为4KB，页分配的最小单位也是4KB

1. 在kinit时，初始化每一页的引用数为0
2. kalloc时，引用数加1
3. kfree时，引用数减1，当引用数为0时，才真的释放此页

4. 页表项Flag说明

相关文件：kernel/riscv.h

• PTE_V：Valid，页表项是否有效，如果未设置，则对该页的使用会引起异常(即不允许访问)。
• PTE_R：Read，是否允许指令读取该页。
• PTE_W：Write，是否允许写入页。
• PTE_X：Execute，CPU是否可以将页的内容解释为指令并执行它们。
• PTE_U：User，是否允许用户模式下的指令访问该页，如果未设置PTE_U，则只能在监督者模式下使用。

一些坑

1. 计算页号

XV6的用户内存大小是128M，一共2^15页，但是其起始地址并不是0，而是

// riscv.h
#define KERNBASE 0x80000000L

因此计算页号时，不要直接使用pa<<12获取页号，而要(pa-KERNBASE)<<12，

2.uvmcopy复制页表项

复制页表项时，只有当旧表项有写权限时，才需要将其记录为cow页，

如果是只读页，无需进行这种处理，会出错。

比如0地址，存储的是二进制代码，用户态只有读权限，如果将其记录为COW页，尝试向其写入数据时，中断处理会修改这一页，导致出错

代码地址

https://github.com/INnoVationv2/xv6-labs-2023/commits/cow/