xv6---Lab4 traps

参考：

Lab: Traps

• 关于寄存器s0和堆栈

https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2020/lec/l-riscv-slides.pdf  

RISC-V assembly

Q: 哪些寄存器包含函数的参数?例如，哪个寄存器在main对printf的调用中保存了传参13 ?

A: a2保存13(通过gdb调试可看出寄存器a2的值)

Q:在main的程序集代码中，函数f的调用在哪里?调用g在哪里?(提示:编译器可能内联函数。)

A:查看asm文件，发现没有对f,g的调用，g被内联f函数，f函数被内联到main函数

Q：printf函数的地址在哪里？

A：34:   600080e7            jalr    1536(ra)

    # 630 <printf>可知0x630是printf函数入口

Q：main中，jalr跳转到printf之后，ra的值是多少？

A:ra的值是0x38, 对应的0x34的下一条指令

  当printf执行完成后，会让pc=寄存器ra的值，然后程序会执行main函数中的0x38这行的代码

 

Q: xv6是小端的，如果要实现一样的输出：HE110 World，大端模式下该如何实现？

小端：低地址在前

    0x00000064用字符串打出来，发现解释的方向是64 00 00 00 即r\0\0\0 而不是 \0\0\0r这就是小端

1. 所以如果大端需要输出r ，int c = 0x64000000; 即可输出r.

2. 而对于int的数据，则无论大小端用%d输出的值都一样

Q: printf("x=%d y=%d", 3); 输出结果是什么？

y输出的是寄存器a2的值

Backtrace 

首先

static inline uint64
r_fp()
{
  uint64 x;
  asm volatile("mv %0, s0" : "=r" (x) );
  return x;
} // 返回的是寄存器s0的值
  

寄存器s0的值代表Frame pointer

• 栈指针fp：代表当前函数的入口地址
• fp - 8: 代表返回地址，代表当前栈帧执行结束后，下一行该执行的代码地址
• fp - 16代表调用当前栈帧的栈帧（比如函数A调用函数B，那么B的fp -16就代表A），所以可通过prev.Frame的地址打印，即可得到调用当前函数的Frame pointer, 在通过addr2line工具即可得到代码执行的情况。
• stack frame: 函数的调用栈

• xv6为每一个stack分配4K的页，于是可通fp = r_fp(); 得到当前栈帧，PGROUNDDOWN(fp) and PGROUNDUP(fp) 来得到当前stack的函数调用界限。
• 根据fp得到Return Address , 即fp - 8 ;

•  比如调用顺序是：

1. bttest函数的sleep(1);系统调用
2. trap.c的usertrap()函数
3. syscall.c的syscall()函数
4. sysproc.c的sys_sleep()函数
5. 调用backtrace()函数: 可通过fp--->得到return adrees,即可向上递归，得到调用栈

void
backtrace(void)
{
  printf("backtrace:\n");
  uint64 fp = r_fp();
  uint64 *frame = (uint64*) fp;

  uint64  up = PGROUNDUP(fp);
  uint64  down = PGROUNDDOWN(fp);
// xv6为每个堆栈分配一个页。大小为4K，
// 通过PGROUNDUP和PGROUNDDOWN可计算出这个页的边界
  while (fp < up && fp > down)
  {
    printf("%p\n", frame[-1]);  // 返回地址
    fp = frame[-2]; // 上一个fp
    frame = (uint64* )fp;
  }
  
}

结果如下：

a123@ubuntu:~/Public/repo/xv6-labs-2020$ make qemu
qemu-system-riscv64 -machine virt -bios none -kernel kernel/kernel -m 128M -smp 3 -nographic -drive file=fs.img,if=none,format=raw,id=x0 -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0

xv6 kernel is booting

hart 2 starting
hart 1 starting
init: starting sh
$ bttest
backtrace:
0x0000000080002d56
0x0000000080002bb8
0x00000000800028a2
$ QEMU: Terminated
a123@ubuntu:~/Public/repo/xv6-labs-2020$ addr2line -e kernel/kernel
0x0000000080002d56
/home/a123/Public/repo/xv6-labs-2020/kernel/sysproc.c:76
0x0000000080002bb8
/home/a123/Public/repo/xv6-labs-2020/kernel/syscall.c:140
0x00000000800028a2
/home/a123/Public/repo/xv6-labs-2020/kernel/trap.c:76
^C
a123@ubuntu:~/Public/repo/xv6-labs-2020$ 

test0: invoke handler

实现参考：Mit6.S081-实验4-Traps_解析Ta的博客-CSDN博客

目标：调用signalarm(n, f)函数，实现间隔n秒，执行一次f函数

• 首先实现sigalarm和sigalreturn的系统调用，便于alarmtest.c执行系统调用
• 在sigalarm函数：

1. 得到当前进程
2. 在struct proc中添加函数指针handler， 间隔时间，消耗时间。
3. 在当前进程的表示struct proc中去记下回调函数handler和alarm间隔时间

• 在中断产生：会进入usertrap()函数，而其中which_dev == 2表示是滴答中断，于是在此中断检查是否时间到了，到了就执行定时回调函数

test1/test2(): resume interrupted code

MIT 6.S081 Lab4: traps_rocketeerLi的博客-CSDN博客_mit 6.s081 traps

目标：在执行signal_alarm函数前后，希望可以保持trapframe不变。

• 在调用signal_alarm(n,f);设定的f函数前，先保存trapframe
• 在usertraps中调用完成设定的函数之后，将trapframe设置为保存的trapframe