(莱昂氏unix源代码分析导读-15) 系统初启（8）

进程user态下的分段

 

User态中将进程空间分为text、data、stack segment三部分。

 

estabur(nt, nd, ns,sep)根据各个segment的大小，为各段分配page，参数如下：

（1） nt—— text segment的长度（block）

（2） nd—— data segment的长度（block）

（3） ns—— stack segment的长度（block）

     （4） sep——是否“i”、“d”分区。(我们只探讨sep为0的情况) 

 

1650: estabur(nt, nd, ns, sep)

1651: {

1652:      register a, *ap, *dp;

1653:

1654:      if(sep) {

                           ……

1659:     } else

1660:          if(nseg(nt)+nseg(nd)+nseg(ns) > 8)       /函数nseg会将block数转化为page数，

1661:                 goto err;                                          /1 page最多128个block，进程user态最多8个page

1662:     if(nt+nd+ns+USIZE > maxmem)            

1663:             goto err;

1664:     a = 0;                                                          /uisa[]从0开始计数，单位是block

1665:     ap = &u.u_uisa[0];                          

1666:     dp = &u.u_uisd[0];

1667:     while(nt >= 128) {                                   /映射text segment

1668:          *dp++ = (127<<8) | RO;                   /1个page最多128个block

1669:          *ap++ = a;                                           /text segment是只读的，故为RO

1670:           a =+ 128;

1671:           nt =- 128;

1672:      }

1673:      if(nt) {                                                   /不够128个block的部分，

1674:          *dp++ = ((nt-1)<<8) | RO;               /也必须映射到一个单独的page上

1675:          *ap++ = a;

1676:      }

1677:      if(sep)

             ……

1681:          }

1682:       a = USIZE;                                            /a回滚了，与Text segment的设置有重叠

1683:       while(nd >= 128) {

1684:            *dp++ = (127<<8) | RW;                /除了状态为RW外，其他设置与text类似

1685:            *ap++ = a;                          

1686:            a =+ 128;

1687:            nd =- 128;

1688:       }

1689:       if(nd) {

1690:           *dp++ = ((nd-1)<<8) | RW;

1691:           *ap++ = a;

1692:           a =+ nd;

1693:       }

1694:       while(ap < &u.u_uisa[8]) {                  /剩下的page清0

1695:           *dp++ = 0;

1696:           *ap++ = 0;

1697:        }

1698:        if(sep)

               ……

1702:        }

1703:        a =+ ns;                                            /a指向stack segment的最后

1704:        while(ns >= 128) {

1705:              a =- 128;                                    /设置stack segment

1706:              ns =- 128;

1707:              *--dp = (127<<8) | RW;

1708:              *--ap = a;

1709:        }

1710:        if(ns) {

1711:              *--dp = ((128-ns)<<8) | RW | ED;

1712:              *--ap = a-128;

1713:        }

1714:       if(!sep) {                                             /如未进行“i”、“d”分区

1715:            ap = &u.u_uisa[0];                    

1716:            dp = &u.u_uisa[8];

1717:            while(ap < &u.u_uisa[8])              /则uisa[8~15] = uisa[0~7]

1718:                 *dp++ = *ap++;

1719:            ap = &u.u_uisd[0];

1720:            dp = &u.u_uisd[8];

1721:            while(ap < &u.u_uisd[8])              /则uisd[8~15] = uisd[0~7]

1722:                  *dp++ = *ap++;

1723:      }

1724:      sureg();                                                /稍后讨论

1725:      return(0);

1726:

1727: err:

1728:      u.u_error = ENOMEM;

1729:      return(-1);

1730: }

 

从代码中得知：

（1）unix会将text、data、stack映射到不同的page上去；

（2）uisd[]中记录的似乎就是相应的page description register的值；

（3）uisa[]却不是page address register的值—— text和data segment有重叠。

它是什么呢？我们接着往下看。

 

sureg()会根据u_uisa[]和u_uisd[]数组来设置相应的UISA和UISD register，通过这个函数，

我们可以清楚的知道u_uisa[]和u_uisd[]数组的真正含义。

 

1739: sureg()

1740: {

1741:     register *up, *rp, a;

1742:

1743:     a = u.u_procp->p_addr;          /a为进程私有空间的开始block号

1744:     up = &u.u_uisa[16];

1745:     rp = &UISA->r[16];

1746:     if(cputype == 40) {                                         /PDP-11/40，未进行“i”、“d”分区

1747:         up -= 8;                                                        /故，u_uisa[8~15]是无效的

1748:         rp -= 8;

1749:     }

1750     while(rp > &UISA->r[0])                                 /UISA[ ] = u_uisa[ ] + a

1751:         *--rp = *--up + a;

1752:     if((up=u.u_procp->p_textp) != NULL)          /如text segment已经分配了地址，text segment

1753:         a -= up->x_caddr;                                        /需要特殊调整。up->x_caddr为text segment的

1754:     up = &u.u_uisd[16];                                        /core load地址，对#1进程，a值未变（可认其

1755:     rp = &UISD->r[16];                                        /为core load地址为0）

1756:     if(cputype == 40) {  

1757:         up -= 8;

1758:         rp -= 8;

1759:     }

1760:     while(rp > &UISD->r[0]) {

1761:         *--rp = *--up;                                           /UISA[ ] = u_uisd[ ]

1762:         if((*rp & WO) == 0)                               /只有text segment是不可写的

1763:            rp[(UISA-UISD)/2] -= a;                    /重新调整text segment的page address register

1764:     }                                                                 /rp现在指向UISD，通过UISA和UISD地址计算

1765: }                                                                    /出偏移量，直接通过rp操作UISA

 

显然：

（1）u_uisd[]中记录的就是相应的page description register的值；

（2）data segment和stack segment均被映射到进程的“私有空间”的PPDA之后；

        对这两种segment，u_uisa[]（protype）记录的为相对于PPDA的偏移block数；

        【注】：这两个user态的segment被映射到进程的“私有空间”之后，也变成了进程的“私有空间”的一

                       部分。也就是说，进程拥有连续的私有空间，且可以分为两部分：一部分在kernel使用，一部分

                       在user态使用。连续的空间为swap提供了方便。

 

（3）text segment如已有地址，则从原来地址开始映射，否则（如我们的#1进程），从第0个block开始映射。

       对text segment，u_uisa[]记录的为相对于core Load地址（#1进程为0）的偏移block数。

 

u中还有一些变量与这三个segment有关，如：

0440: int u_tsize; /* text size (*64) */ 记录的是block数

0441: int u_dsize; /* data size (*64) */

0442: int u_ssize; /* stack size (*64) */

 

【protype再分析】：

      为什么会设计protype Address呢？很简单，进程在其生存期内是有可能被换出内存的，当再次被换进内存时，

     它占据的物理位置就会发生变化——而其protype Address不变。这样通过调用sureg()就可以方便的设置好

     user Address register。

 

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