CS162Project1

好久没写Blog了，来讨论一下CS162的Project 1: User Programs吧！（古旧文档，一直忘了发

Base on UCB CS162 Spring2024

在此之前

建议先阅读Pintos Doctumentation，想起来就翻一翻，注意Debug的部分，有很多好用的gdb命令
从24Sp开始，不再依赖Vagrant搭建环境，转而使用Docker，更方便配置
- 我使用M1 Mac作为主力机，想有个x86（非模拟的环境）只能借助本地搭建的另一个服务器（其实就是连了局域网的路由器，用VSCode/SSH协作），当时跑Vagrant，改配置文件很头痛。也是我没继续写162的原因（？
- 现在提供了aarch64和x86的Docker环境，very good！
自己写注释很重要
编写合适的helper_function：能不在大段的代码下实现更复杂的操作，将其隔离开来，能大大优化代码的可读性

开胃菜

回想下proj0让我们做了什么，执行do-nothing却发生page fault，主要源于权限的划分，User身份的进程不应该越界访问属于Kernel的地址，通过Pintos Doc/Virtual Memory Layout中知道

User virtual memory ranges from virtual address 0 up to PHYS_BASE, which is defined in threads/vaddr.h and defaults to 0xc0000000 (3 GB). Kernel virtual memory occupies the rest of the virtual address space, from PHYS_BASE up to 4 GB.

发生中断的位置正好在0xc0000000!

从Program startup details中我们知道，主要是没有正确初始化堆栈或相关寄存器的状态，为了通过这个部分，偷偷修改esp就好了。

别忘了对齐：

The x86 ABI requires that %esp be aligned to a 16-byte boundary at the time the call instruction is executed

然后其他测试可能还是过不了🥲

进入正题

建议按照Project1提供的Plan思路进行实现

Argument Passing

传入thread_create的参数，没有经过预处理
- tid_t thread_create(const char* name, int priority, thread_func* function, void* aux)
- 我们需要从整串命令中切割出执行程序
关于切割，自然而然会想到使用strtok_r，以空格作为split的字符，会有问题吗？
- char* strtok_r(char* s, const char* delimiters, char** save_ptr)
- 会，遇到引号内的空格怎么办？
- 在现实中有相关的库实现，可以直接切割命令行参数，考虑的比我们仔细，很可惜，这是Pintos，它不依赖与外部库实现编译
  - (wordexp) https://linux.die.net/man/3/wordexp
- 建议自己搭几个能切割参数的helper function，在strtok_r外套个壳也不错
在设计之初我就开始考虑效率的问题，纠结了很久的实现，比如要不要省去命令行中多余的空格，减少空间的浪费，在代码什么位置进行命令行的处理
- 最终我还是直接进行了整块内存的copy，取巧的是可以提前计算复制到栈空间的offset(argv[i])
- 建议计算esp时，对应原因的minus与对应的type要有关系
- 强制转化指针类型并赋值时也要对应起来（主要是规范与易读
不要忘了align

Process Control Syscalls

这个部分最重要的就是无效地址的识别。看起来很简单，坑小多
- argv[i]之前，应该检查&argv[i]的权限，argv[i]会返回地址argv+i*sizeof(type)的内容
我比较喜欢使用switch case的形式，只要记得break就好
这个部分最重要的是exec及wait的实现
pid_t exec (const char *cmd_line)
- If the program cannot load or run for any reason, return -1. Thus, the parent process cannot return from a call to exec until it knows whether the child process successfully loaded its executable.
- 重要的是选择合适的同步工具，分析一下：一个父进程通过process_execute调用thread_create，子线程会通过start_process初始化（thread_create也初始化了一部分），在题目要求下，不会出现两个exec的系统调用同步进行，选择lock或sema都ok，我选择了sema实现
  - 若为thread的结构体添加sema变量，要注意初始化
  - sema_up 和 sema_down的位置要想好
- 既然能自己设计结构体，在初始化时我也会设置其parent的thread指针
int wait (pid_t pid)
- 为了简化这一块的实现，我创建了新的children_info结构体，主要有两个作用
  - 作为父进程寻找子进程的手段，在thread中维护一个list即可
  - 记录其进程情况，方便父进程查看信息，例如返回值或是否被等待
- 这里的同步原语我都采用了sema
- 被等待过的pid再次wait直接返回-1
- 仍然存活的child会将其设置为被等待的状态，并通过sema_down等待children结束
- exit之前所有的wait都应该执行完，因此也要实现相应的同步原语

File Operation Syscalls

可以先实现最基本的，再优化同步的问题
或许可以用上filesys/file.h中的file_deny_write及file_allow_write

Floating Point Operations

这块的代码量不大，主要是学习几个基本的汇编指令，并修改switch/interrupt相关的结构体，使其能保存fpu的status

Other

最好检查一下内存的管理，multiple-oom不能过有可能是有些内存没有free？也可能是同步原语导致的死锁
我在float-point部分的实现下，有些测试的输出没有问题，但仍然会报错
- Bail out! ERROR:../../accel/tcg/tcg-accel-ops.c:79:tcg_handle_interrupt: assertion failed: (qemu_mutex_iothread_locked())
- 去翻了一下以为是qemu的问题
  - 尝试了n种姿势的排查，有且不限于本地build qemu，结果还是不行等…
- 在找到没有实现的点后便能通过测试，过不了大抵不是电脑的问题。。。。
- 破案：就是我的实现有问题。

开胃菜