rCore Camp 2022 Lab1 记录

2022-07-14

3分钟阅读时长

rCoreCamp2022

rCoreCamp2022-lab1记录

Lab1本体

实现以下函数的功能

fn sys_task_info(ti: *mut TaskInfo) -> isize
struct TaskInfo {
    status: TaskStatus,
    syscall_times: [u32; MAX_SYSCALL_NUM],
    time: usize
}

分解需求

让 TASK_MANAGER 有获取 task 状态的能力
让 TASK_MANAGER 有更新 task 状态的能力

实现

其实就是对 TASK_MANAGER 管理的每个 task 维护一个 TaskInfo 的对象，每次 syscall 的时候进行记录。

因此我们给 Task 的对象加入一个新的 inner 字段，维护该任务开始时间和系统调用情况。

Inner

之后给 TASK_MANAGER 加 set 和 get 的能力，都挺好懂的

// src/task/mod.rs
    fn set_syscall_times(&self, syscall_id: usize) {
        let mut inner = self.inner.exclusive_access();
        let current_id = inner.current_task;
        inner.tasks[current_id].task_info_inner.syscall_times[syscall_id] += 1;
    }

    fn get_current_task_info(&self, ti: *mut TaskInfo) {
        let inner = self.inner.exclusive_access();
        let current_id = inner.current_task;
        let TaskInfoInner {syscall_times, start_time} = inner.tasks[current_id].task_info_inner;

        unsafe {
            *ti = TaskInfo {
                status: TaskStatus::Running,
                syscall_times,
                time: get_time_ms() - start_time,
            };
        }
    }

然后对外提供接口

pub fn record_syscall(syscall_id: usize) {
    TASK_MANAGER.set_syscall_times(syscall_id);
}

pub fn get_task_info(ti: *mut TaskInfo) {
    TASK_MANAGER.get_current_task_info(ti);
}

每次调用syscall的时候记录一下就行了。

syscall前

简答作业

正确进入 U 态后，程序的特征还应有：使用 S 态特权指令，访问 S 态寄存器后会报错。请同学们可以自行测试这些内容 (运行 Rust 三个 bad 测例 (ch2b_bad_*.rs) ，注意在编译时至少需要指定 LOG=ERROR 才能观察到内核的报错信息) ，描述程序出错行为，同时注意注明你使用的 sbi 及其版本。
深入理解 trap.S 中两个函数 __alltraps和__restore的作用，并回答如下问题:
1. L40：刚进入 __restore 时，a0 代表了什么值。请指出 __restore 的两种使用情景。
  
  在L37有一行mv a0, sp的指令，这是addi a0, sp, 0的语法糖，其实就是mov，在__alltraps里是给参数赋值，但是在之后a0并没有再次出现过，结合trap_handler的参数和返回值，可以认为又被返回回去了，所以a0直到__restore时都是taskContext。
  
  __restore封装在goto_restore里，我们ctrl f全局找一下可以看到唯一引用的地方：TASK_MANAGER的初始化
  
  这个地方把每个应用的上下文（包括32个寄存器、sepc、sstatus值）存起来返回然后从supervisor返回到user
  
  其实所有从 supervisor => user 都可以使用__restore，跟__alltraps是反过来的，对偶使用，另一种场景想不出来……。
2. L46-L51：这几行汇编代码特殊处理了哪些寄存器？这些寄存器的的值对于进入用户态有何意义？请分别解释。
```
ld t0, 32*8(sp)
ld t1, 33*8(sp)
ld t2, 2*8(sp)
csrw sstatus, t0
csrw sepc, t1
csrw sscratch, t2
```
  - t0给了 sstatus，是 trap 发生前 cpu 特权级的信息（如S/U）
  - t1给了 sepc，是 trap 发生前执行的最后一条指令的地址
  - t2给了 sscratch，是原来 user stack 的 sp
  这仨都是用来恢复状态的（在进入supervisor的时候把原来信息存在这里面了）
3. L53-L59：为何跳过了 x2 和 x4？
  
  问题2和3都在特权级交换这章里讲了，x2是 sp(stack pointer) ，x4 是 tp(thread pointer)
  
  跳过x2：用户栈的栈指针保存在 sscratch 中，必须通过 <span class="pre">csrr</span> 指令读到通用寄存器中后才能使用，因此我们先考虑保存其它通用寄存器，腾出空间。
  
  跳过x4：非特殊情况不需要用到x4（存疑？）
4. L63：该指令之后 sp 和 sscratch 中的值分别有什么意义？
```
csrrw sp, sscratch, sp
```
  csrrw r1, r2, r3的意思是把 r2 写进 r1 ，把 r3 写进 r2 ，在上面就是交换 sp 和 sscratch 的意思。
  sp 原来是用户栈，sscratch 原来是内核栈，交换后 sp 指向 kernel stack， sscratch 指向 user stack
5. __restore: 中发生状态切换在哪一条指令？为何该指令执行之后会进入用户态？
  我猜是csrw sstatus, t0，sstatus代表用户状态
6. L13：该指令之后，sp 和 sscratch 中的值分别有什么意义？
  同4，反过来（怀疑上面L63是笔误
7. 从 U 态进入 S 态是哪一条指令发生的？
  看不出来……因为现场没有改变 sstatus 的。

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