清华大学操作系统lab3实验报告
上传者:田丽萍|上传时间:2015-04-21|密次下载
清华大学操作系统lab3实验报告
实验3:虚拟内存管理
练习1:给未被映射的地址映射上物理页
ptep=get_pet(mm->dir,addr,1);
if(ptep == NULL){ //页表项不存在
cprintf("get_pte in do_pgfault failed\n");
goto failed;
}
if (*ptep == 0) {
//物理页不在内存之中
//判断是否可以分配新页
if (pgdir_alloc_page(mm->pgdir, addr, perm) == NULL) {
cprintf("pgdir_alloc_page in do_pgfault failed\n");
goto failed;
}
}
else{
if(swap_init_ok) {
struct Page *page=NULL;
ret = swap_in(mm, addr, &page);
if(ret != 0){ //判断页面可否换入
cprintf("swap_in in do_pgfault failed\n");
goto failed;
}
//建立映射
page_insert(mm->pgdir, page, addr, perm);
swap_map_swappable(mm, addr, page, 1);
}
else {
cprintf("no swap_init_ok but ptep is %x, failed\n",*ptep);
goto failed;
}
}
ret = 0;
failed:
return ret;
}
练习2:补充完成基于FIFO算法
_fifo_map_swappable(struct mm_struct *mm, uintptr_t addr, struct Page *page, int swap_in){
list_entry_t *head=(list_entry_t*) mm->sm_priv;
list_entry_t *entry=&(page->pra_page_link);
assert(entry != NULL && head!=NULL);
list_add(head,entry);
return 0;
}
pra_page_link用来构造按页的第一次访问时间进行排序的一个链表,这个链表的开始表示第一次访问时间最近的页,链表的尾部表示第一次访问时间最远的页。
sm_priv指向用来连接记录页访问情况的链表头。
_fifo_swap_out_victim(struct mm_struct *mm, struct Page ** ptr_page, int in_tick)
{
list_entry_t *head=(list_entry_t*) mm->sm_priv;
assert(head != NULL);
assert(in_tick==0);
//获取最远端的页
list_entry_t *le = head->prev;
assert(head != le);
//取下该页 struct Page *p = le2page(le,pra_page_link); //释放该页 list_del(le); assert(p!=NULL); //将该页存入*ptr_page中 *ptr_page = p; return 0;
}
Challenge:实现识别dirty bit 的extended clock 页替换算法
该算法中,淘汰一个页面时要考虑被淘汰的页面是否被访问过,同时该页面是否被修改过。淘汰修改过的页面还需要写回硬盘,使得其置换代价大于未修改过的页面,该算法不但希望淘汰的页面是最近未使用的页,而且还希望被淘汰的页是在主存驻留期间其页面内容未被修改过的。
因此通过访问页表项中的访问位和修改位即可完成识别。
在mmu.h中可以看到页表中各位代表的含义:
在编程中主要会用到的就是PTE_A和PTE_D两个位置。
首先将所有访问页连接成一个环,因此_fifo_map_swappable函数基本保持不变。
_fifo_map_swappable(struct mm_struct *mm, uintptr_t addr, struct Page *page, int swap_in){
list_entry_t *head=(list_entry_t*) mm->sm_priv;
list_entry_t *entry=&(page->pra_page_link);
内容需要下载文档才能查看
} assert(entry != NULL && head!=NULL); list_add(head,entry); return 0;
_fifo_swap_out_victim与之前的置换函数相比多了几重循环,需要对队列进行多次扫描,达到减少磁盘I/O操作次数。
_fifo_swap_out_victim(struct mm_struct *mm, struct Page ** ptr_page, int in_tick)
{
int flag=0;//设置标志 list_entry_t *head=(list_entry_t*) mm->sm_priv; assert(head != NULL); assert(in_tick==0); list_entry_t *le = head->next; while(le != head) { struct Page *p = le2page(le,pra_page_link);
//获取对应页的页表项
pet_t *ptep = get_pte(mm->pgdir , p->pra_vaddr , 0);
if(!(*ptep & PTE_D) && !(*ptep & PTE_A))//最近未被使用也未被修改
{
flag = 1;
list_del(le);
assert(p!=NULL);
*ptr_page = p;
}
le = le->next;
}
If(!flag)
{
le = le->next;
while(le != head)
{
struct Page *p = le2page(le,pra_page_link);
pet_t *ptep = get_pte(mm->pgdir , p->pra_vaddr , 0);
if( (*ptep & PTE_D) && !(*ptep & PTE_A)) ////最近未被使用但被修改
{
flag = 1;
list_del(le);
assert(p!=NULL);
*ptr_page = p;
}
le = le->next;
}
If(!flag)
} { le = le->next; while(le != head) { struct Page *p = le2page(le,pra_page_link); pet_t *ptep = get_pte(mm->pgdir , p->pra_vaddr , 0); if( !(*ptep & PTE_D) && (*ptep & PTE_A)) //最近被使用但未被修改 { flag = 1; list_del(le); assert(p!=NULL); *ptr_page = p; } le = le->next; } If(!flag) { le = le->next; while(le != head) { struct Page *p = le2page(le,pra_page_link); pet_t *ptep = get_pte(mm->pgdir , p->pra_vaddr , 0); if( (*ptep & PTE_D) && (*ptep & PTE_A)) //最近被使用也被修改 { flag = 1; list_del(le); assert(p!=NULL); *ptr_page = p; } le = le->next; } return 0;
重新运行程序后,可以看到页面成功置换。
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