nachos操作系统（七）

本节实现重新写内存分配管理。主要有两个知识点，一个是内存管理，一个是系统调用，现在先实现内存管理，然后实现系统调用，预计至多4个课时。

预计内存管理就是写比较简单的，系统调用都是这样预见的。

要实现内存管理，就要实现多道程序并行运行，不然内存管理没法测试，因此要先实现Exec。

userprog/syscall.h里面写的系统调用号为：

/* system call codes -- used by the stubs to tell the kernel which system call
 * is being asked for
 */
#define SC_Halt		0
#define SC_Exit		1
#define SC_Exec		2
#define SC_Join		3
#define SC_Create	4
#define SC_Open		5
#define SC_Read		6
#define SC_Write	7
#define SC_Close	8
#define SC_Fork		9
#define SC_Yield	10

而且在这个文件里，包括exec，join，fork，read等等耳熟能详的函数，系统调用接口，不过这是头文件，并没有它的详细实现，并且没有对应的源文件，大概率是让我们实现这个源文件。

文档中说，进程开启入口写在userprog/exception中的ExceptionHandler(ExceptionType which)函数里，这个which是一个中断性质的参数，被引入后，在SyscallException中实现进程开启，否则就是其他错误中断。

中断开启后，文档中说，我们需要指定一个文件，来运行文件，那么如何指定呢？在ExceptionHandler上面的注释里，我们知道，它是直接在CPU的寄存器中读取一些数据，详细格式如下：

//     system call code -- r2
//        arg1 -- r4
//        arg2 -- r5
//        arg3 -- r6
//        arg4 -- r7

当r2值为CS_Exec的话，我们就可以在这个分支里进行进程开启，因此把SyscallException函数设计成一个switch类型的，比较直观：
 

void
ExceptionHandler(ExceptionType which)
{
    int type = machine->ReadRegister(2);

    if (which == SyscallException) {
        swhich(type){
            case SC_Halt:
                   DEBUG('a', "Shutdown, initiated by user program.\n");
                   interrupt->Halt();
                break;
            default: break;
        }
    } else {
    printf("Unexpected user mode exception %d %d\n", which, type);
    ASSERT(FALSE);
    }
}

它本来就实现了SC_Halt，这为我们提供了一个模板，我们写的函数应该都是在syscall.c里面，并且引用syscall.h头文件，这里有接口。

然后，我们可以看到，exec函数只有一个字符串作为参数，返回的是一个spaceID类型。

即便是字符串能用，该如何调用？它应该是一个二进制文件，二进制文件的话，怎么着也得再调用几个函数才行。

在thread中，包含了thread和它的实现，但是仅仅是一个线程类，线程类的话，它并不是进程 ，而我们要造一个进程，除非有一个进程类。然而线程类包含了我们如何工作的，可以先看一看线程类，理解fork是如何工作的。

fork是相当难于理解的，先执行stackallocate函数，它是分配栈的函数，然后凭空出现一个interrupt，这个 应该是一个全局变量，它是中断，它setlevel函数使用，为了关中断，又一个scheduler变量，大概也是一个全局变量 ，它使用readytorun(this)，大概就能跑了。这个scheduler在system.h被extern，其实它有一个自己的类，先看看这个scheduler类，它是程序可以运行的关键。

scheduler里面的ReadyToRun里面仅仅是thread的setStatus（Ready）,然后在list里面去append，这个大概就是一个管理表的功能，而它的运行，实际上还是在thread类里面。thread里面的setStatus代表可以运行的函数。在run函数里也是这样，只不过它是把前面的那个线程的上下文存储起来了，然后调用新线程的setStatus，

现在还不知道其原理，但是可以预测的是，它在一开始输出什么参数，里面是文件，然后处理一下，把它放到一个公共table表，然后把相应index压入一个寄存器中，再执行中断，那么在中断里就可以获取这个index，进而获取这个文件名，然后开始执行。关键是里面有一个SWITCH(oldThread, nextThread)函数，它的实现是在汇编代码中，好了，现在看thread里面的东西。

但是这个setstatus设计的相当之短，它只有一个status = st，因此说，线程的切换，全在SWITCH里面，既然不会SWITCH，就丢锅给SWITCH。

其实SWITCH也是在这个文件夹里面的，看了一下，它的头文件里面满满的数的定义。在.s文件里面，还真的是二进制文件。。。这里就有一个问题，nachos是在linux里面模拟了一个系统，但是对于CPU的调用还是同一个CPU吧，毕竟汇编代码用到就是CPU里面的东西，它交换数据，还是什么东西，最后一个j，大概就是跳到对应的地址，开始执行。



执行的话，可能是调用machine->Run（这个二进制文件）来实现的，至于文件里是写的什么，暂不做考虑。