Lab4实验报告
思考题
Thinking 4.1
- 进入内核态时首先使用
SAVE_ALL函数将sp寄存器数据存入k0、k1中，同时使用sp的数据将通用寄存器数据压栈，存入环境控制块中，再次使用时将其出栈即可。 - 不可以，在调用过程中，将系统调用号存入了
a0，因此寄存器中数据发生了改变。a1-a3寄存器没有显式改变，但也未规定不可以发生改变，因此出于正确性考虑，最优方法通过栈中数据使用。 - 函数中所有数据来源均是环境的数据栈，而数据栈中的数据均是在调用时传入的，因此
sys函数与msyscall中参数相同。 - 修改了
Trapframe->epc += 4，保证返回用户态时可以执行下一条指令；修改了Trapframe->regs[2] = returnRes，保证v0寄存器中存储返回结果。
Thinking 4.2
- 在设定
env的各项参数时有可能出现错误，导致未正确设定env_id，这种env是不可以使用的。该函数在构建进程和查询使用进程的过程中均有使用。如果缺少判断，在实际使用时有可能出现通过envid寻找不到相应env的情况。
Thinking 4.3
(++i) << (1 + LOG2NENV)保证返回值一定不为0。- 在函数
envid2env()中，如果获得的envid为0，那么获得的env就是当前环境curenv。
Thinking 4.4
关于 fork 函数的两个返回值，下面说法正确的是：
A、fork 在父进程中被调用两次，产生两个返回值
B、fork 在两个进程中分别被调用一次，产生两个不同的返回值
C、fork 只在父进程中被调用了一次，在两个进程中各产生一个返回值
D、fork 只在子进程中被调用了一次，在两个进程中各产生一个返回值
- C.函数在两个进程中均要进入，在父进程中完整进行，并返回子进程
env_id；子进程中仅复制父进程上下文，并返回0.因此，完整调用仅在父进程中进行了一次。
Thinking 4.5
UTOP和TLIM之间储存的是和内核相关的页表信息。UTOP和USTACKTOP之间是异常处理栈和无效内存，最终需要被映射的页面只有USTACKTOP之下的部分。
Thinking 4.6
vpt和vpd分别是指向用户页表和用户页目录的指针。用该指针数值（页基地址）加上相对基址偏移即可获得页表项地址。- 两个指针分别指向用户地址空间中页表的首地址和页目录的首地址。
vpd的值位于UVPT和UVPT+PDMAP之间，说明某个页表可以映射到该页目录。而每个页目录都有对应页表，因此实现了自映射机制。- 不行，用户态只能访问页表，不可以修改。
Thinking 4.7
- 用户态程序写入
COW页表，触发异常，进入页写入异常的处理程序，并调用pgfault函数处理。如果在该函数中仍写入COW页，将会再次触发异常，出现“异常重入”现象。 - 异常处理是在用户态下进行的，而用户态只能访问用户空间（低2G空间）内的数据，需要将现场保存在用户空间。
Thinking 4.8
- 减少对于内核态程序的调用，减少对于页表数据的修改，防止程序崩溃影响系统稳定。
Thinking 4.9
- 在
syscall_env_alloc中产生子进程并复制数据之前，需要对父进程的页表异常进行处理，防止子进程复制的数据出现异常，因此要在syscall_env_alloc之前调用set_pgfault_handler函数。
难点分析
本次实验中，我遇到的难点主要有以下几点：
- 页表地址映射：实验中主要使用二级页表的结构，一级页表作为页框映射获得二级页表序号，二级页表作为页号映射获得页内容的真实物理地址。映射过程中的数据提取（该部分数据提取哪几位）及数据对应（这些数据又对应下一级数据地址的哪几位）难度较大，对于当前地址含义的判断也有一定难度。
mem的关联：在实验中，设立了sys_mem_map()、sys_mem_unmap()函数用来处理进程关联。其中主要使用envid2env()函数，匹配envid与env环境，并将两个页面相匹配。sys函数操作：本次实验中，有多个sys函数操作，涉及到内存的处理、子进程的申请等。这些函数多要调用env相关函数，接口设计与调用较有难度。
实验体会
Lab4主要让我们学习有关系统调用和申请子进程的问题，了解MIPS系统中虚拟地址与物理地址的对应关系、处理多种系统调用、为具体进程申请子进程并复制进程数据信息。本次实验涉及到的知识点很多很新，同时也有大量未知的需要自己阅读的宏定义和函数（在不知道使用目的与形参函数的含义情况下上手难度极大），继承Lab2和Lab3的函数与知识，逻辑简单，但实现难度较大，也花费了我很长一段时间来完成，但各函数与Lab2、Lab3中宏定义与自定义函数基本一致，有了Lab2、Lab3长时间的学习就会很好解决，也会很明白。同时，也十分感谢那些写博客的学长，看了他们的博客后真的是茅塞顿开。实验越往后走，陌生的东西越多，还是要摆正心态，世上无难事，只要肯攀登。
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