文件系统的试验比较简单,第一个实验是扩展文件大小,第二个实验则是实现软链接。
文件系统的试验比较简单,第一个实验是扩展文件大小,第二个实验则是实现软链接。
MIT6.S081 lab6 Copy-on-Write Fork
There is a saying in computer systems that any systems problem can be solved with a level of indirection.
任何计算机系统的问题都可以通过增加一个中间层解决。
COW的思想就是fork时child的PTE指向parent的Physical Page,这样一个PP两个进程共同使用。等到真正要使用时,再拷贝一份出来,避免冲突。需要注意,fork可能在fork,于是一份物理页面可能不止两个进程共享,于是我们需要为每个物理页面额外维护一个引用计数。
这八章讲述了xv6的文件系统,这个文件系统的实现很简单,有许多可以优化的地方,但也有很多复杂的地方。从磁盘组织、缓存、日志、Inode、目录、文件名与文件描述符。其实可以简单分为三部分:
lab9以提高并行度的方式熟悉并行编程,第一个实验是多核并行,第二个实验是key级别的哈希表锁编程。
这个实验主要是熟悉多线程编程,比较容易。
第一个实验线程切换,这个只要理解xv6的线程调度就能解决,甚至代码都可以直接抄。
第二个实验哈希表加锁。关键代码量不到两行,甚至分桶加锁也是。
第三个实验同步屏障,这个还有意思一点。
第七章讲述了xv6中线程调度的机制,核心就是swtch函数以及调度器内核线程。在线程调度的基础上,讲述了线程同步的一个机制:sleep&wakeup(其实就是条件变量)。有了同步机制后,继续展开讲进程退出、资源回收等知识。fork+exec+wait 一套流程。
第六章主要是讲并发编程,为什么要用锁、什么时候使用锁、锁范围、加锁顺序、死锁、可重入锁等知识,还介绍了xv6中自旋锁的实现。
特别要注意xv6中持有锁就不允许中断;内存屏障用于避免指令重排,这些都是锁实现的细节。
本节融合了lec13的内容,总体上属于并发编程入门,信号量、条件变量等多进程同步机制没有介绍,后续章节会涉及。
MIT6.S081 lab5 lazy allocation
lab5是关于懒分配的实验。前言讲得很好,One of the many neat tricks an O/S can play with page table hardware is lazy allocation of user-space heap memory. LA是用户堆空间上的Trick。
Xv6 applications ask the kernel for heap memory using the sbrk() system call. 利用sbrk系统调用来增长或减少堆空间。
LA的原因,程序角度:
内核角度:
因此更好的做法是 That is, sbrk() doesn’t allocate physical memory, but just remembers which user addresses are allocated and marks those addresses as invalid in the user page table. When the process first tries to use any given page of lazily-allocated memory, the CPU generates a page fault, which the kernel handles by allocating physical memory, zeroing it, and mapping it
第五章主要讲述的是外部设备的中断,不同于软件中断,外部设备中断可以与CPU处理并行。
这里要特别理解外设的驱动,驱动的top部分一般是驱动提供给用户的接口服务,驱动的bottom部分则是interrupt handler。top部分和bottom部分通过buffer解藕,top部分往设备的缓冲区读写完事儿,待设备处理完成发送一个中断,bottom部分则处理中断,bottom亦能读写缓冲区。
值得注意的是:一个中断是如何产生,又如何被CPU处理的(这里会有多个CPU);设备与CPU的并行。
这节融合了lec09的内容,通过追踪以下两个场景来分析中断过程:
console中的提示符“$ ” 是如何显示出来的;
如果你在键盘输入“ls”,这些字符是怎么最终在console中显示出来的。