计算机操作系统实验运行用户态程序Word格式.docx

1、Failed to Parse ELF File! if（rc = Load_User_Program（exeFileData, exeFileLength, &exeFormat, command, &userContext） != 0）Failed to Load User Program! /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（userCo

2、ntext, 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; return rc; 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 return

3、rc;-/切换至用户上下文void Switch_To_User_Context（struct Kernel_Thread* kthread, struct Interrupt_State* state） static struct User_Context* s_currentUserContext; /* last user context used */ /extern int userDebug; struct User_Context* userContext = kthread-userContext; KASSERT（!Interrupts_Enabled（）; if （user

4、Context = 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_t esp0; /if （userDebug） Print（A%pn, 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%lxn, esp0）; /* 新进程的核心栈.

5、 */ Set_Kernel_Stack_Pointer（esp0）;/设置内核堆栈指针 /* New user context is active */ s_currentUserContext = userContext; = elf.c =int Parse_ELF_Executable（char *exeFileData, ulong_t exeFileLength, struct Exe_Format *exeFormat） int i; elfHeader *head=（elfHeader*）exeFileData; programHeader *proHeader=（progra

6、mHeader *）（exeFileData+head-phoff）; KASSERT（exeFileData!=NULL）; KASSERT（exeFileLengthhead-ehsize+head-phentsize*head-phnum）; KASSERT（head-entry%4=0）; exeFormat-numSegments=head-phnum;entryAddr=head-entry; for（i=0;isegmentListi.offsetInFile=proHeader-offset;segmentListi.lengthInFile=proHeader-fileSiz

7、e;segmentListi.startAddress=proHeader-vaddr;segmentListi.sizeInMemory=proHeader-memSize;segmentListi.protFlags=proHeader-flags; proHeader+; return 0;= 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static struct User_Context* Create_User_Context（ulong_t size） st

8、ruct User_Context * UserContext; size = Round_Up_To_Page（size）; UserContext = （struct User_Context *）Malloc（sizeof（struct User_Context）; if （UserContext ! UserContext-memory = Malloc（size）; /为核心态进程 goto fail; /内存为空 if （0 = UserContext-memory） memset（UserContext-memory, 0, size）;size = size; /以下为用户态进

9、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

10、 Init_Code_Segment_Descriptor（ &UserContext-ldt0, （ulong_t） UserContext-memory, size / PAGE_SIZE, USER_PRIVILEGE ）; /新建一个数据段 Init_Data_Segment_Descriptor（ldt1, /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0refCount = 0; return Us

11、erContext;fail:= 0） if （UserContext-memory ! Free（UserContext-memory）; Free（UserContext）;-/摧毁用户上下文void Destroy_User_Context（struct User_Context* userContext）Destroy a User_Context /释放占用的LDT Free_Segment_Descriptor（userContext-ldtDescriptor）; userContext-ldtDescriptor=0; /释放内存空间 Free（userContext-memo

12、ry=0; /释放userContext本身占用的内存 Free（userContext）; userContext=0;-int Load_User_Program（char *exeFileData,ulong_t exeFileLength,struct Exe_Format *exeFormat,const char *command,struct User_Context *pUserContext）Load a user executable into a user memory space using segmentation ulong_t maxva = 0;/要分配的最大内

13、存空间 unsigned numArgs;/进程数目 ulong_t argBlockSize;/参数块的大小 ulong_t size, 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 segmentListi; ulong_t topva = segment-startAddress + segment-sizeInMemory; /* FIXME: range check */ if （topva maxva） maxva = topva; Get_Argument_Block_Size（command, &numArgs, &ar

14、gBlockSize）;/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; struct Exe_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-mem

15、ory + 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

16、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bool Copy_From_User（void* destInKernel, ulong_t srcInUser, ulong_t bufSize） struct User_Context * UserContext = g_currentThread- /-: check if memory if validated if （!Validate_User_Memory（UserContext,srcInUser, bufSize） ret

17、urn false; memcpy（destInKernel, UserContext-memory + srcInUser, bufSize）; return true;-/将内核态的进程复制到用户态bool Copy_To_User（ulong_t destInUser, void* srcInKernel, ulong_t bufSize）Validate_User_Memory（UserContext, destInUser, bufSize） memcpy（UserContext-memory + destInUser, srcInKernel, bufSize）;-/切换到用户地址

18、空间void Switch_To_Address_Space（struct User_Context *userContext） ushort_t ldtSelector= userContext-ldtSelector;/* Switch to the LDT of the new user context */ _asm_ _volatile_ （lldt %0:a（ldtSelector）;= kthread.c =添加头文件 #include -/创建一个用户进程/*static*/ void Setup_User_Thread（struct Kernel_Thread* kthrea

19、d, struct User_Context* userContext） ulong_t eflags = EFLAGS_IF; unsigned csSelector=userContext-csSelector;/CS选择子 unsigned dsSelector=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（kthre

20、ad, 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 */ /*

21、gs */开始用户进程struct Kernel_Thread* Start_User_Thread（struct User_Context* userContext, bool detached） struct Kernel_Thread* kthread = Create_Thread（PRIORITY_USER, detached）; if （kthread ! Setup_User_Thread（kthread, userContext）; Make_Runnable_Atomic（kthread）; return kthread;= syscall.c =/需在此文件别的函数前增加一

22、个函数，函数名为Copy_User_String，它被函数Sys_PrintString调用，具体实现如下：static int Copy_User_String（ulong_t uaddr, ulong_t len, ulong_t maxLen, char *pStr） int rc = 0; char *str; if （len maxLen） /超过最大长度 return EINVALID; 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）; strlen = ; /成功 *pStr = str;static int Sys_Exit（struct Interrupt_State* st