那接下来我们会把这里面
涉及到的一些比较关键的
一些流程和关键的数据结构呢
给大家做一个介绍
流程一开始一样的
就是我们要完成初始化工作
那在lab3开始之前
我们lab1 lab2已经有一个
很重要的一系列的初始化
比如涉及到的物理内存的初始化
这是我们在lab1和lab2里面
其实已经碰到了
第二是中断初始化和IDT初始化
这一块其实也是在lab1和lab2里面
也都会相应的一个实现 那这个呢
其实还是在给我们lab3打基础
并没有涉及到lab3的一些功能
如果要实现lab3的功能
我们需要还做进一步初始化
特别是这个swap_init这一块
还有vmm_init
那这两块 swap主要是说
假设我能够读写硬盘之后
我怎么能够去建立交换分区
从而可以使得我们把一些页
可以写入到我们的硬盘的
特定的分区里面去
或者从这个分区里面
把这个对应的页给读进来
这个就是叫swap这一块
它要完成的工作
它要完成对以页为单位的读写
对硬盘的读写
第二个呢vmm_init这一块是干什么呢
就是我们前面说到的
你要搭好这个环境来进行检测
假设你前面已经完成了
中断的异常初始化
你已经完成了这个页替换算法
完成了这个swap的这个读写
那么在vmm_init里面
它又把这个模拟环境建好
那我先要分配大约4个
假如说举个例子4个物理页
但我这里面存在6 7或者8
更多的虚拟页
这种情况下我访问虚拟页
还能够正常的工作 那怎么来完成
就需要前面建好的中断机制
swap机制 还有你这个页替换算法
都能够正常工作之后呢
才能确保这个vmm_init里面
才能够完成相应的检测
这里面就是建立这个模拟环境
进行测试这就是vmm_init里面
重点要完成的工作
好 那在检查的时候呢
这里面有两块需要注意的是
在vmm_init里面它要检查
我们说要搭好虚拟那一套
就是使用环境
这里面有个check_vmm和check_vma
后面会讲到这个mm和vma
是关键两个数据结构
会给大家做一个介绍
第二个呢是要check_pgfault
就看你这个刚才说那个
假设你产生了缺页异常之后
你能否正确的进行响应和处理
这一块就是这两块是说
要完成相应的检查
当然你只有在
正确建立好了vma和page fault
以及mm这个结构之后
才能够完成
我们再看看这个vma这个结构
什么叫vma 叫virtual memory area
简称叫vma
其实这个词我们是从Linux里面来的
跟它是一致的 vma这个结构
vma结构重点是描述什么呢
它描述了就是一个一个的
合法的内存块的一个空间
那么这一个一个合法的内存块空间呢
可以说我们可以用来形成一个
应用程序的一个大的应用空间
合法使用的应用空间
所以说呢一个一个相对离散的
用户空间块
那其实就是形成了一个list
也用到我们前面在lab0讲到的一个
list一个结构
来把这些离散的空间给管理起来
然后呢还有一个什么呢
就是它有一个总的一个头
就是说一个 假设用户进程
我们这里做实验 还没有用户进程
假设用户一个进程
它需要把所有空间给管起来
它有自己的页表
那页表的相关信息
总体的信息是放在一个所谓的mm（即指mm_struct）
这么一个结构里面有vm_mm
这个结构里面等于是它一个根
这个根下面有一堆
有一个list 这个list就是
来表述了不同的分离的
这个合法的内存 这里什么叫合法
所谓合法就是说我们的应用程序
我们跑这个程序可以去访问它
访问它肯定是可以得到一个反馈
可以正常读或者写的
无论这个页对应的内存页
是在我们内存中
还是在我们硬盘里面 无所谓
它是透明的 对我们应用程序来说
对我们访问者来说是透明的
这一点是虚存的很重要的一个概念
第二个是mm这个struct
这个是一个总述 它这里面呢是建立
刚才说到的一个总的信息
比如说对于一个应用程序来说
它有它自己的页表
页表起始地址在什么地方
以及它映射了多少块
这个vma这个结构等等
还有呢就是可能很重要一点
就是它如果说是需要
去做一些查找工作的话
就是它有一个排序
对这里面地址空间有个排序
可以便于后续去查找
当一个应用程序
访问一个内存地址之后
这个地址到底处于哪个vma
那么它有一个排序
这是一个所谓的mmap_list这么一个结构
这个结构和前面vma里面那个list
形成了整个一个链表
那这里面呢还有一个sm_priv
这个是和swap机制是建立了联系
可以看到这个是和我们
后面会讲到swap manager
就是说专门管理
怎么去有效去把一个页
给写到我们硬盘中或者读进来
那这个就是跟它建立一个link
那我们可以看到当vma和mm
这两个结构对应的
全局变量建立好之后呢
我们就可以完成检查
来看你这个vma结构
就是所谓描述合法虚空间
是否是正确工作的
这是用什么的
就是check _vma_ struct
这个函数里面有一系列的检测
它可以看到它有创建mm_struct
创建vma_struct
然后再塞入一系列测试数据
模拟出来使用者的一个虚拟环境
虚拟内存环境
然后最后呢通过一系列的assert来检查
应该当插入做完这个操作之后
应该是具有什么样的值
这里面有一系列的find
来确保你是对的
你整个结构建立是正确的
那这是建立一个合法的
虚拟内存空间的一个检查工作
好 假设我们已经建立好了说有了mm
有了vma 那其实可以描述
描述一个应用程序
或者是一个使用者
它所需要的一个
合法的虚拟的内存空间
那么我们有了这个信息之后
我们看看操作系统怎么去应对它
可以看着这里面
总体上有个mm_struct
它会形成一个list双向链表
双向链表由一系列的vma组成
每一个vma表述了这个使用者
所用到的一块虚拟的连续空间
好 这虚拟连续空间
所有的空间都应该是合法使用的
就是我可以正常去做读或者写
这是合法的 所谓合法那也意味着
其实你这个里面描述的虚地址
那么通过我们这个页表机制
你们有页表
我们在lab2里面不是建立好页表了吗
那所有这个地址
那么都应该在这个页表项里面
有对应的映射关系
它是以页为单位的映射关系
好 有这个映射关系之后呢
我们就可以来完成从一级页表
到二级页表的一个转换 然后找到
可以找到对应这个物理地址空间
那个物理页帧就可以找着了
也就是说这里面vma一个结构
就是一个连续地址空间这么一大块
其实可能映射到在这里面是
多块离散的这个物理页帧
这是通过我们页表机制
来完成这个映射的
那在这里面还会出现什么其它情况呢
有可能 由于我们的给一开始
给这个使用者分配这个虚拟空间
虚拟空间呢超过了我们物理空间
比如说在这里面只有1 2 3 4 5
只有5个物理页帧
但其实我们给它分了7个
7个虚拟页 分了7个虚拟页
那很明显一定会有两个虚拟页
它没有对应的物理页帧
那么如果访问到这两个虚拟页
会出现什么情况呢
很明显在这个里面
应该说在我们实验里面会涉及到
在二级页表里面它会什么
它会没有对应映射关系
一旦没有对应映射关系
会出现什么现象呢
一旦我们的使用者访问了
某一个没有对应的映射关系的
一个虚拟页的一个地址
会出现什么情况
大家考虑一下这个问题
那其实就会产生缺页异常 OK
一旦产生缺页异常就需要我们后续
我们后面讲到这个缺页异常
怎么处理啊
一旦你建立好所谓do_pgfault
这么一个机制
也意味着你可以正确处理
当一个合法的虚地址不存在的时候
我怎么能够把这个映射关系建立好
没有对应物理内存对应的时候
需要把映射关系建立好
怎么来检查正确性
这有个check_pgfault
在这里面一开始是完成
对这个虚拟环境的建立
虚拟内存环境的一个建立
OK 建立完之后
那也意味着当前访问到的
虚拟内存是合法的
因为vma里面有相应的表示
也就是说 在这个合法区域里面
虚拟内存可以进行正常读或者写操作
这里面就是完成了相应的读写操作
但是由于它没有建立
相应的映射关系
所以说一旦执行操作的时候
读写操作的时候
其实会产生缺页异常
一旦你能够正确实现缺页异常
那么这一部分的工作
最后这个assert是可以得到确认的
也就这句话是可以过的
这个语句过了之后呢
那基本上证明你的工作是做对了
那么这里面会有一个
打印你这个do_pgfault是成功的