Homework: xv6 lazy page allocation

本次作业要求实现一个对堆内存的延迟分配。

实验链接：https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/homework/xv6-zero-fill.html

Part One：Eliminate allocation from sbrk()

第一个任务是删除掉sbrk(n)系统调用实现，在sysproc.c中，手动注释掉该函数。

int
sys_sbrk(void)
{
  int addr;
  int n;

  if(argint(0, &n) < 0)
    return -1;
  addr = myproc()->sz;
  /*if(growproc(n) < 0)
    return -1;
    */
  myproc()->sz += n;
  return addr;
}

将growproc(n)给注释掉过后，会出现以下的问题，该中断可以在trap.c中找到，终中断号14，发生page fault，在虚拟地址的0x4004引起该错误。

page fault

为什么会发生该错误呢？当我们注销掉growproc(n)过后？首先，growproc(n)函数，如果n是正数，会分配1个或者多个的物理内存页，并且将他们映射到调用该系统调用的进程空间的顶部；如果n是负数，则会从进程地址空间取消一个或者多个页并且释放相对应的物理页。也就是说，虽然我们改了进程的地址空间大小，但是没有具体映射到物理内存，就会导致该虚拟内存页错误。

Part Two：Lazy allocation

在trap.c中实现一个延迟分配，只需要当虚拟内存发生页错误的时候，再触发分配物理内存。

首先，我们可以从cprintf中发现，发生错误的地址是保存在cr2寄存器中，我们需要将该地址读出来，然后拿到它地址开始到一整个内存页的大小，然后未这个虚拟内存也创建物理内存页，并且进行映射。按照这样的思路喝题目提示，我们可以进行响应的代码编写。

// page fault implemation

if(tf->trapno == T_PGFLT){
    uint va = PGROUNDDOWN(rcr2());
    if(va < myproc()->sz){
        char *mem = kalloc();
        if(mem == 0){
            cprintf("out of memory!\n");
            exit();
            return;
        }
    memset(mem, 0, PGSIZE);
    cprintf("kernel faulting in page at %x\n", va);
    mappages(myproc()->pgdir, (char *)va, PGSIZE, V2P(mem), PTE_W | PTE_U);
    return;
    }
}