计算机操作系统实验运行用户态程序Word格式.docx
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FailedtoParseELFFile!
if（（rc=Load_User_Program（exeFileData,exeFileLength,&
exeFormat,command,&
userContext））!
=0）
FailedtoLoadUserProgram!
//在堆分配方式下释放内存并再次初始化exeFileData
Free（exeFileData）;
exeFileData=0;
/*开始用户进程,调用Start_User_Thread函数创建一个进程并使其进入准备运行队列*/
process=Start_User_Thread（userContext,false）;
if（process!
=0）{
KASSERT（process->
refCount==2）;
/*返回核心进程的指针*/
*pThread=process;
rc=process->
pid;
//记录当前进程的ID
}
else
rc=ENOMEM;
returnrc;
fail:
//如果新进程创建失败则注销User_Context对象
if（exeFileData!
Free（exeFileData）;
//释放内存
if（userContext!
Destroy_User_Context（userContext）;
//销毁进程对象
returnrc;
}
-------------------------------------
//切换至用户上下文
voidSwitch_To_User_Context（structKernel_Thread*kthread,structInterrupt_State*state）
staticstructUser_Context*s_currentUserContext;
/*lastusercontextused*/
//externintuserDebug;
structUser_Context*userContext=kthread->
userContext;
KASSERT（!
Interrupts_Enabled（））;
if（userContext==0）{//userContext为0表示此进程为核心态进程就不用切换地址空间
return;
if（userContext!
=s_currentUserContext）{
ulong_tesp0;
//if（userDebug）Print（"
A[%p]\n"
kthread）;
Switch_To_Address_Space（userContext）;
//为用户态进程时则切换地址空间
esp0=（（ulong_t）kthread->
stackPage）+PAGE_SIZE;
//if（userDebug）
//Print（"
S[%lx]\n"
esp0）;
/*新进程的核心栈.*/
Set_Kernel_Stack_Pointer（esp0）;
//设置内核堆栈指针
/*Newusercontextisactive*/
s_currentUserContext=userContext;
}
==================elf.c====================
intParse_ELF_Executable（char*exeFileData,ulong_texeFileLength,structExe_Format*exeFormat）
inti;
elfHeader*head=（elfHeader*）exeFileData;
programHeader*proHeader=（programHeader*）（exeFileData+head->
phoff）;
KASSERT（exeFileData!
=NULL）;
KASSERT（exeFileLength>
head->
ehsize+head->
phentsize*head->
phnum）;
KASSERT（head->
entry%4==0）;
exeFormat->
numSegments=head->
phnum;
entryAddr=head->
entry;
for（i=0;
i<
i++）
exeFormat->
segmentList[i].offsetInFile=proHeader->
offset;
segmentList[i].lengthInFile=proHeader->
fileSize;
segmentList[i].startAddress=proHeader->
vaddr;
segmentList[i].sizeInMemory=proHeader->
memSize;
segmentList[i].protFlags=proHeader->
flags;
proHeader++;
return0;
===================userseg.c===================
//需在此文件各函数前增加一个函数，此函数的功能是按给定的大小创建一个用户级进程上下文，具体实现如下：
//函数功能:
按给定的大小创建一个用户级进程上下文
staticstructUser_Context*Create_User_Context（ulong_tsize）
{
structUser_Context*UserContext;
size=Round_Up_To_Page（size）;
UserContext=（structUser_Context*）Malloc（sizeof（structUser_Context））;
if（UserContext!
UserContext->
memory=Malloc（size）;
//为核心态进程
gotofail;
//内存为空
if（0==UserContext->
memory）
memset（UserContext->
memory,'
\0'
size）;
size=size;
//以下为用户态进程创建LDT（段描述符表）
//新建一个LDT描述符
ldtDescriptor=Allocate_Segment_Descriptor（）;
ldtDescriptor）
//初始化段描述符
Init_LDT_Descriptor（UserContext->
ldtDescriptor,UserContext->
ldt,NUM_USER_LDT_ENTRIES）;
//新建一个LDT选择子
ldtSelector=Selector（KERNEL_PRIVILEGE,true,Get_Descriptor_Index（UserContext->
ldtDescriptor））;
//新建一个文本段描述符
Init_Code_Segment_Descriptor（
&
UserContext->
ldt[0],
（ulong_t）UserContext->
memory,
size/PAGE_SIZE,
USER_PRIVILEGE
）;
//新建一个数据段
Init_Data_Segment_Descriptor（
ldt[1],
//新建数据段和文本段选择子
csSelector=Selector（USER_PRIVILEGE,false,0）;
dsSelector=Selector（USER_PRIVILEGE,false,1）;
//将引用数清0
refCount=0;
returnUserContext;
fail:
=0）{
if（UserContext->
memory!
Free（UserContext->
memory）;
Free（UserContext）;
--------------------------------------------
//摧毁用户上下文
voidDestroy_User_Context（structUser_Context*userContext）
DestroyaUser_Context"
//释放占用的LDT
Free_Segment_Descriptor（userContext->
ldtDescriptor）;
userContext->
ldtDescriptor=0;
//释放内存空间
Free（userContext->
memory=0;
//释放userContext本身占用的内存
Free（userContext）;
userContext=0;
----------------------------------------------
intLoad_User_Program（char*exeFileData,ulong_texeFileLength,structExe_Format*exeFormat,constchar*command,structUser_Context**pUserContext）
Loadauserexecutableintoausermemoryspaceusingsegmentation"
ulong_tmaxva=0;
//要分配的最大内存空间
unsignednumArgs;
//进程数目
ulong_targBlockSize;
//参数块的大小
ulong_tsize,argBlockAddr;
//参数块地址
//计算用户态进程所需的最大内存空间
for（i=0;
i<
numSegments;
++i）{
//elf.h
structExe_Segment*segment=&
exeFormat->
segmentList[i];
ulong_ttopva=segment->
startAddress+segment->
sizeInMemory;
/*FIXME:
rangecheck*/
if（topva>
maxva）
maxva=topva;
Get_Argument_Block_Size（command,&
numArgs,&
argBlockSize）;
//获取参数块信息
size=Round_Up_To_Page（maxva）+DEFAULT_USER_STACK_SIZE;
argBlockAddr=size;
size+=argBlockSize;
userContext=Create_User_Context（size）;
//按相应大小创建一个进程
if（userContext==0）//如果为核心态进程
return-1;
structExe_Segment*segment=&
//根据段信息将用户程序中的各段内容复制到分配的用户内存空间
memcpy（userContext->
memory+segment->
startAddress,exeFileData+segment->
offsetInFile,segment->
lengthInFile）;
//格式化参数块
Format_Argument_Block（userContext->
memory+argBlockAddr,numArgs,argBlockAddr,command）;
//初始化数据段，堆栈段及代码段信息
entryAddr=exeFormat->
entryAddr;
argBlockAddr=argBlockAddr;
stackPointerAddr=argBlockAddr;
//将初始化完毕的User_Context赋给*pUserContext
*pUserContext=userContext;
//成功
//将用户态的进程复制到内核缓冲区
boolCopy_From_User（void*destInKernel,ulong_tsrcInUser,ulong_tbufSize）
structUser_Context*UserContext=g_currentThread->
//--:
checkifmemoryifvalidated
if（!
Validate_User_Memory（UserContext,srcInUser,bufSize））
returnfalse;
memcpy（destInKernel,UserContext->
memory+srcInUser,bufSize）;
returntrue;
-----------------------------------------
//将内核态的进程复制到用户态
boolCopy_To_User（ulong_tdestInUser,void*srcInKernel,ulong_tbufSize）
Validate_User_Memory（UserContext,destInUser,bufSize））
memcpy（UserContext->
memory+destInUser,srcInKernel,bufSize）;
----------------------------------------
//切换到用户地址空间
voidSwitch_To_Address_Space（structUser_Context*userContext）
ushort_tldtSelector=userContext->
ldtSelector;
/*SwitchtotheLDTofthenewusercontext*/
__asm____volatile__（"
lldt%0"
:
"
a"
（ldtSelector））;
=================kthread.c===============
添加头文件#include<
geekos/user.h>
----------------------------------
//创建一个用户进程
/*static*/voidSetup_User_Thread（structKernel_Thread*kthread,structUser_Context*userContext）
ulong_teflags=EFLAGS_IF;
unsignedcsSelector=userContext->
csSelector;
//CS选择子
unsigneddsSelector=userContext->
dsSelector;
//DS选择子
Attach_User_Context（kthread,userContext）;
//初始化用户态进程堆栈，使之看上去像刚被中断运行一样
//分别调用Push函数将以下数据压入堆栈
Push（kthread,dsSelector）;
//数据选择子
Push（kthread,userContext->
stackPointerAddr）;
//堆栈指针
Push（kthread,eflags）;
//Eflags
Push（kthread,csSelector）;
//文本选择子
entryAddr）;
//程序计数器
Push（kthread,0）;
//错误代码（0）
//中断号（0）
//初始化通用寄存单元，将ESI用户传递参数块地址
/*eax*/
/*ebx*/
/*edx*/
argBlockAddr）;
/*esi*/
/*edi*/
/*ebp*/
//初始化数据段寄存单元
/*ds*/
/*es*/
/*fs*/
/*gs*/
//开始用户进程
structKernel_Thread*Start_User_Thread（structUser_Context*userContext,booldetached）
structKernel_Thread*kthread=Create_Thread（PRIORITY_USER,detached）;
if（kthread!
Setup_User_Thread（kthread,userContext）;
Make_Runnable_Atomic（kthread）;
returnkthread;
================syscall.c=================
//需在此文件别的函数前增加一个函数，函数名为Copy_User_String，它被函数Sys_PrintString调用，具体实现如下：
staticintCopy_User_String（ulong_tuaddr,ulong_tlen,ulong_tmaxLen,char**pStr）
{intrc=0;
char*str;
if（len>
maxLen）{//超过最大长度
returnEINVALID;
str=（char*）Malloc（len+1）;
//为字符串分配空间
if（0==str）{
rc=ENOMEM;
Copy_From_User（str,uaddr,len））{//从用户空间中复制数据
rc=EINVALID;
Free（str）;
str[len]='
;
//成功
*pStr=str;
staticintSys_Exit（structInterrupt_State*st
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