MIT6.828 HW5 CPU alarm

　　在这次练习中，我们将为xv6增加1个特性支持周期性发警告给进程。这对计算敏感的进程很有帮助，限制他们CPU的使用时间，也让进程在计算的同时执行一些周期性任务。更通用地来说，我们将实现1个用户级别的中断异常处理。在这里会用到上次系统调用的实现机制。

　　增加1个alarm(interval, handler)系统调用。当1个应用调用alarm(n, fn)时，那么每隔n个CPU时钟节拍，内核将使应用调用fn函数。当fn函数返回时，应用从调用处重新开始执行。

　　用户测试的用户程序：

#include "types.h"
#include "stat.h"
#include "user.h"

void periodic();

int
main(int argc, char *argv[])
{
int i;
printf(1, "alarmtest starting\n");
alarm(10, periodic);
for(i = 0; i < 50*500000; i++){
if((i++ % 500000) == 0)
write(2, ".", 1);
}
exit();
}

void
periodic()
{
printf(1, "alarm!\n");
}

　　期望的输出：(形式一致即可)

$ alarmtest
alarmtest starting
.....alarm!
....alarm!
.....alarm!
......alarm!
.....alarm!
....alarm!
....alarm!
......alarm!
.....alarm!
...alarm!
...$

　　实现思路：

　　1、按照添加系统调用的方式添加用户态调用程序、系统调用号和系统调用程序

//user.h
int alarm(int ticks, void(*hander)());
//usys.S
SYSCALL(alarm)
//Makefile    UPROGS:
_alarmtest\
//syscall.h
#define SYS_alarm 23
//syscall.c
extern int sys_alarm(void);
//syscall.c syscalls[]
[SYS_alarm]   sys_alarm,
//sysproc.c
int
sys_alarm(void)
{
int ticks;
void (*handler)();

if(argint(0, &ticks) < 0)
return -1;
if(argptr(1, (char**)&handler, 1) < 0)
return -1;
proc->alarmticks = ticks;
proc->alarmhandler = handler;
return 0;
}

　　2、在proc.c的proc结构体中添加变量记录总ticks、当前ticks和对应的handler

//struct proc
int alarmticks;
int curalarmticks;
void (*alarmhander)();

3、在trap.c中处理时钟中断添加handler

case T_IRQ0 + IRQ_TIMER:
if(cpu->id == 0){
acquire(&tickslock);
ticks++;

wakeup(&ticks);
release(&tickslock);
}
if(proc && (tf->cs &
a1f7
amp; 3) == 3){
proc->curalarmtick++;
if(proc->alarmticks == proc->curalarmtick){  // 到达了周期
proc->curalarmtick = 0;

//下面两句将eip压栈
tf->esp -= 4;
*((uint *)(tf->esp)) = tf->eip;
// 将alarmhandler复制给eip，准备执行
tf->eip =(uint) proc->alarmhandler;
}
}
lapiceoi();
break;

　　challenge部分：

　　1、保存调用者的寄存器，当调用结束时恢复。由于调用的是无参数函数，故此只要保存EIP(返回地址)即可。

　　2、防止重叠进入handler函数，即handler未处理完不该再调用handler，具体可以通过再添加1个变量表示是否已经进入handler。

　　3、检查tf->esp的有效性，因为在调用handler时涉及对用户栈的操作，检查tf->esp所在页的有效性和权限。

　　至此，本次HW就到此了。