proj8：支持页换入换出

proj8项目组成

编译并运行proj8的命令如下：

  1. make
  2. make qemu

则可以得到如下显示界面

  1. proj8
  2. │   ├── driver
  3. │   │   ├── …
  4. │   │   ├── ide.c
  5. │   │   └── ide.h
  6. │   ├── fs
  7. │   │   ├── fs.h
  8. │   │   ├── swapfs.c
  9. │   │   └── swapfs.h
  10. │   ├── mm
  11. │   │   ├── ……
  12. │   │   ├── memlayout.h
  13. │   │   ├── pmm.c
  14. │   │   ├── swap.c
  15. │   │   ├── swap.h
  16. │   │   ├── vmm.c
  17. │   │   └── vmm.h
  18. │   ├── sync
  19. │   │   └── sync.h
  20. │   └── trap
  21. │       ├── trap.c
  22. │       └── ……
  23. ├── libs
  24. │   ├── hash.c
  25. │   └── ……
  26. ├── ……

相对于proj7，proj8主要修改和增加的文件如下：

  • ide.[ch]：实现了对IDE硬盘的PIO方式的扇区读写功能，用于支持把页换入和换出硬盘。
  • swapfs.[ch]：根据页和硬盘扇区的映射关系，实现了在IDE硬盘上的swap文件组织，并实现了把页写入swap文件和从swap文件读入页的功能。需要ide.[ch]的支持。
  • swap.[ch]：参考Linux2.4的页替换策略，实现了一个简化的双链表页替换策略。
  • memlayout.h：修改Page等关键数据结构，支持双链页替换策略。
  • pmm.c：修改page_remove_pte函数，支持双链页替换策略。
  • vmm.c：修改do_pgfault函数，支持页的换入换出。
  • sync.h：增加lock/unlock支持，支持页的换入换出过程不会出现race condition现象。

proj8编译运行

  1. (THU.CST) os is loading ...
  3. Special kernel symbols:
  4.   entry  0xc010002c (phys)
  5.   etext  0xc010dfec (phys)
  6.   edata  0xc012faa8 (phys)
  7.   end    0xc0132e20 (phys)
  8. Kernel executable memory footprint: 204KB
  9. memory managment: buddy_pmm_manager
  10. e820map:
  11.   memory: 0009f400, [00000000, 0009f3ff], type = 1.
  12.   memory: 00000c00, [0009f400, 0009ffff], type = 2.
  13.   memory: 00010000, [000f0000, 000fffff], type = 2.
  14.   memory: 07efd000, [00100000, 07ffcfff], type = 1.
  15.   memory: 00003000, [07ffd000, 07ffffff], type = 2.
  16.   memory: 00040000, [fffc0000, ffffffff], type = 2.
  17. check_alloc_page() succeeded!
  18. check_pgdir() succeeded!
  19. check_boot_pgdir() succeeded!
  20. -------------------- BEGIN --------------------
  21. PDE(0e0) c0000000-f8000000 38000000 urw
  22.   |-- PTE(38000) c0000000-f8000000 38000000 -rw
  23. PDE(001) fac00000-fb000000 00400000 -rw
  24.   |-- PTE(000e0) faf00000-fafe0000 000e0000 urw
  25.   |-- PTE(00001) fafeb000-fafec000 00001000 -rw
  26. --------------------- END ---------------------
  27. check_slab() succeeded!
  28. check_vma_struct() succeeded!
  29. page fault at 0x00000100: K/W [no page found].
  30. check_pgfault() succeeded!
  31. check_vmm() succeeded.
  32. ide 0:      10000(sectors), 'QEMU HARDDISK'.
  33. ide 1:     262144(sectors), 'QEMU HARDDISK'.
  34. page fault at 0x00000000: K/W [no page found].
  35. page fault at 0x00000000: K/W [no page found].
  36. page fault at 0x00001001: K/W [no page found].
  37. page fault at 0x00001000: K/R [no page found].
  38. page fault at 0x00000000: K/R [no page found].
  39. check_swap() succeeded.
  40. ++ setup timer interrupts
  41. 100 ticks

check_swap函数对ucore在proj8中建立的双链页面置换策略进行了测试，验证了其正确性，下面我们将从原理和实际实现两个方面来分析proj8中实现的页面置换算法。