nachos-Lab6实习报告

系统调用实习报告

目录

内容一：总体概述..................................... 错误!未定义书签。内容二：任务完成情况................................. 错误!未定义书签。

任务完成列表（Y/N）.............................. 错误!未定义书签。

具体Exercise的完成情况.......................... 错误!未定义书签。内容三：遇到的困难以及解决方法....................... 错误!未定义书签。内容四：收获及感想................................... 错误!未定义书签。内容五：对课程的意见和建议........................... 错误!未定义书签。内容六：参考文献..................................... 错误!未定义书签。

内容一：总体概述

本次lab的主要内容是实现nachos定义的系统调用。理论方面，我们需要了解nachos系统调用的实现原理，实践方面，我们需要实现文进系统相关系统调用和用户程序相关系统调用，并且编写用户程序验证相关系统调用的正确性。

内容二：任务完成情况

任务完成列表（Y/N）

具体Exercise的完成情况

一、理解Nachos系统调用

Exercise 1 源代码阅读

阅读与系统调用相关的源代码，理解系统调用的实现原理。

code/userprog/

code/userprog/

code/test/

userprog/定义nachos的系统调用,主要包括系统调用号和系统调用函数，内核通过识别用户程序传递的系统调用号确定系统调用类型

已经实现的系统调用包括

void Halt();

关闭nachos虚拟机，打印性能统计信息

需要实现的系统调用包括：

3种系统调用涉及地址空间：

1)、void Exit(int status);

用户程序完成，status = 0表示正常退出

2)、SpaceId Exec(char *name);

加载并执行名字是name的Nachos可执行文件，返回其地址空间的标志符SpaceId实际是整型，标识地址空间

3)、int Join(SpaceId id);

等待标志符为id的用户线程运行完毕，返回其退出状态

5种系统调用涉及文件系统：

1)、void Create(char *name);

创建文件名name的Nachos文件

2)、OpenFileId Open(char *name);

打开文件名name的Nachos文件，返回打开文件标志符

OpenFileId实际是整形，标识打开文件

3)、void Write(char *buffer, int size, OpenFileId id);

向标志符是id的文件写入buffer中长度为size字节的数据

4)、int Read(char *buffer, int size, OpenFileId id);

从标志符是id的文件读取长度为size字节的数据存入buffer，返回实际读取的字节数

5)、void Close(OpenFileId id);

关闭标志符是id的文件

2种系统调用涉及用户级线程，用于支持多线程用户程序：

1)、void Fork(void (*func)());

创建和当前线程拥有相同地址空间的线程，运行func指针指向的函数

2)、void Yield();

当前线程让出CPU

code/userprog/定义进行异常处理的ExceptionHandler函数，主要流程是根据异常信息处理不同异常，包括系统调用

目前支持的异常:

NoException, lobl __start

.ent __start

__start:

jal main nd __start

（2）系统调用：用户程序执行系统调用时，将系统调用号存入r2寄存器，然后跳转到执行，例如系统调用Halt：

Halt:

addiu $2,$0,SC_Halt nd Halt

系统调用相关寄存器：

r2->系统调用号，系统调用返回值

r4->系统调用参数1

r5->系统调用参数2

r6->系统调用参数3

r7->系统调用参数4

系统调用主要流程：

machine的Run函数运行用户程序，实现在machine/，基本流程是通过OneInstruction函数完成指令译码和执行，通过interrupt的OneTick函数使得时钟前进

（1）OneInstruction函数判断当前指令是系统调用，转入

（2）通过确定系统调用入口，通过寄存器r2传递系统调用号，转入（此时系统调用参数位于相应寄存器）

（3）通过系统调用号识别系统调用，进行相关处理，如果系统调用存在返回值，那么通过寄存器r2传递，流程结束时，需要更新PC

（4）系统调用结束，程序继续执行

添加系统调用：

（1）定义系统调用接口、系统调用号

（2）code/test/添加链接代码

（3）添加系统调用处理过程

二、文件系统相关的系统调用

Exercise 2 系统调用实现

类比Halt的实现，完成与文件系统相关的系统调用：Create, Open，Close，Write，Read。文件中有这些系统调用基本说明。

基本思路：

修改userprog/，按照userprog/的定义实现系统调用

系统调用Create定义

void Create(char *name);

系统调用Create基本流程

（1）通过寄存器r4获得文件名指针

（2）使用文件名指针通过已经实现ReadMem函数获得文件名

（3）通过已经实现的Create函数创建文件

（4）通过函数PC_advance更新PC