地址映射与共享

来源：互联网发布：java process 编辑：程序博客网时间：2024/05/16 15:42

这次实验做的着实好纠结。。想来也不是说有多难，关键是给的资料太少了，尤其是移植到0.11下那一步，指导书就没几句话，我左看右看也没搞明白到底要干什么。。赵炯同志的那本书又好多要看的，总是看不进去。。不过静下心去看的话还真的能获取好多有用的信息，加上各种百度Google，也不算太难，关键是查资料实在是好费时间啊。。。由于是第一次直接在代码中对内存操作，一会儿虚拟，一会线性，一会物理的，遇到了好多问题。。所谓好记性不如烂笔头，我还是有必要总结一下。。。

先说ubuntu下的那个程序吧，上次都编的差不多了，主要是熟悉了shmget, shmat的操作就好了，广泛搜罗之后比较好的贴子就拿来了，以后可能用得着。但是编这次程序的时候居然发现了上次的bug。。。。

1、我开辟了两块共享内存，一个num用来存缓冲区中有多少产品，这样指针直接后移这么多就好了。但是producer.c中通过判断num是否为零来初始化，但是可能出现消费完的情况，这样就出现了范老师最讨厌的问题：有时候对有时候错，错了还自己偷偷知道。。因为不一定什么时候消费完，也可能一直没有出现这样的情况，所以加了个flag用来判断是否是第一次，再初始化。

2、生产者生产的时候，我是通过读取最后一个数字，然后++，在写进去的，所以如果消费完的话，是没有内容可以读取出来的，所以把受范老师影响的while循环，改成了for，直接靠循环次数来记录编号，不用再读取了。。

这样看来，上次程序就有这些问题，只不过当时是两个进程，在一个程序里，可能切换的比较频繁？总之没有发现消费者消费完的情况，纯属侥幸啊。。还是自己考虑问题不全面。。好丢人。。我还去问TA了，结果问着自己悟出来了，有时候自己在那想不如给别人讲一下自己的思路呢，讲的时候比较详细，就能缕一遍，可能自己就明白了。。不过暴露了上次的问题。。。希望不要扣分呀～～～

接下来是纠结了好几天的0.11下的程序了。。看了十三章之后就清楚了许多，但具体实现还是找了好多网上的资料。首先开辟共享内存有那个现成的get_free_page()函数（这个居然上次就用到了好神奇～），但是获得的是物理地址，而我们编程时才不关心这些呢，使用的是虚拟地址，所以需要找到程序中一段空闲的线性地址，减去基地址就是虚拟地址啦～同时也要把找到的线性地址映射到get_free_page()获得的物理地址上去。。。我是在shmget函数中实现找到空闲的物理内存，在shmat函数中找到空闲的线性地址，映射好，并且返回虚拟地址供用户操作。。但是思路清晰了问题又来了，还是总结一下吧～～

1、怎么获得空闲的线性地址呢？我们的程序的线性地址中有代码段，数据段，堆栈段，也有空闲的部分，参考书最后有一个get_base的函数，看来是返回一个地址的，但里面的参数我就不明白了。。于是我查了下task_struct的结构，本想知道ldt这个数组是干嘛的，结果收获更多啊～看红色的部分就好，不解释。。。

struct task_struct {
/*----------------------- these are hardcoded - don't touch -----------------------*/
   long state; // 进程运行状态（-1不可运行，0可运行，>0以停止）
   long counter; // 任务运行时间片，递减到0是说明时间片用完
   long priority; // 任务运行优先数，刚开始是counter＝priority
   long signal; // 任务的信号位图，信号值=偏移+1
   struct sigaction sigaction[32]; //信号执行属性结构，对应信号将要执行的操作和标志信息
   long blocked; // 信号屏蔽码
/*----------------------------------- various fields--------------------------------- */
   int exit_code; // 任务退出码，当任务结束时其父进程会读取
unsigned long start_code,end_code,end_data,brk,start_stack;
   // start_code 代码段起始的线性地址
   // end_code 代码段长度
   // end_data 代码段长度+数据段长度
   // brk 代码段长度+数据段长度+bss段长度
   // start_stack 堆栈段起始线性地址
   // end_data 代码段长度+数据段长度
   long pid,father,pgrp,session,leader;
   // pid 进程号
   // father 父进程号
   // pgrp 父进程组号
   // session 会话号
   // leader 会话首领
   unsigned short uid,euid,suid;
   // uid 用户标id
   // euid 有效用户id
   // suid 保存的用户id
   unsigned short gid,egid,sgid;
   // gid 组id
   // egid 有效组id
   // sgid 保存组id
long alarm; // 报警定时值 long utime,stime,cutime,cstime,start_time; // utime 用户态运行时间
   // stime 内核态运行时间
   // cutime 子进程用户态运行时间
   // cstime 子进程内核态运行时间
   // start_time 进程开始运行时刻
   unsigned short used_math; // 标志，是否使用了387协处理器
/* ----------------------------------file system info-------------------------------- */
   int tty; // 进程使用tty的子设备号，-1表示没有使用
   unsigned short umask; //文件创建属性屏蔽码
   struct m_inode * pwd; // 当前工作目录的i节点
   struct m_inode * root; // 根目录的i节点
   struct m_inode * executable; // 可执行文件的i节点
   unsigned long close_on_exec; // 执行时关闭文件句柄位图标志
   struct file * filp[NR_OPEN]; // 进程使用的文件
/*------------------ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss -------------------*/
   struct desc_struct ldt[3]; // 本任务的ldt表，0-空，1-代码段，2-数据和堆栈段
/* ---------------------------------tss for this task ---------------------------------*/
   struct tss_struct tss; // 本任务的tss段};

其实不用get_base也可以，直接用current->start_code获得基地址就行，我试过了，是可以的。但是我有个疑问，就是获得的基地址能不能直接加上长度呢？获得的是否就是加上这段长度的地址？答案是肯定的，所以是我考虑复杂了，直接相加就好。。。

2、后来程序运行出现了死循环，又不知道怎么退出，于是我把consumer也在后台运行了，然后打印了好多信息在文件中。。原来是sem_open的时候忘记考虑第二次open了。。于是加上了判断，看名字是否已经存在，但名字是用户态和内核态的比较，还是要用get_fs_byte来获取，然后在比较的。。因为上次在一个程序里，只open了一次，就没有这个问题。由此观之，不要以为上次运行的对的就万事大吉了啊！！情况不同了，也不能抛弃人家sem.c啊。。

3、但是，死循环依然存在。。。并且数字特别规律，就是10——0一循环，难道。。。。果然！粗心的我居然两次都正好获得了基地址加上current->brk的空闲内存，于是。。。冲突了。。。所以我又往后移了shmid*1024*4的长度，shmid都不一样，这样就不会冲突了。。。

4、由于刚开始没有出现trying to free free page的提示，后来在别人的建议下将生产者生产的数目变成了40，于是就出现了。。经过多次实验，发现生产者生产数目少的话就还出现panic，大的话就不会。。想了想，在producer.c的最后打印了输出语句，结果是这样的：生产数目少就会先把生产者运行完，即文本中输出的第一行是生产者结束，接下来是消费者的打印内容。。而生产数目多的时候，生产者进程就一直没有结束了，因为一直在等待消费才能继续生产，没有结束则没有free_page，也就不会有panic了。。。

0 0