10.4 页访问异常慕课视频播放-操作系统-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

好那我们看看当产生了

一个页访问异常的时候

我们接下来ucore应该怎么处理

首先可以看看一旦产生异常

会出现所谓的一个异常的中断

有个中断号根据我们lab1

中断这个建立中断处理机制呢

一个中断号会落到相应的

中断服务例程里面的入口地址里面去

而对于缺页异常来说

它是十进制的14

那么14呢会跳到这个vector14这个地方

这是一个地址去继续执行

这个地址位于这个vector.S

这个汇编文件里面

好跳到这儿之后呢从这个地方开始

进一步会跳到_alltraps是一个汇总

所有的这个中断一个入口的地方

就_alltraps还是在trap_entry.s

这个文件它会还有一个就是

最后你处理完中断之后

还要返回的一个地方

也在这个地方来进行进一步的处理

好_alltraps会调这个trap

这个trap实际上到了c程序里面去了

我们trap.c里面来完成进一步的

跟所有需要特别关注的中断的处理

那么trap_dispatch

是它的进一步调用的函数

好trap_dispatch

最终会调到pgfault_handler

这实际上是我们缺页中断处理例程

这个都位于我们trap.c这个地方

大家可以去关注一下

这三个函数的实现

那么pgfault_handler

在一开始可以简单的去完成

所谓的一个print ok

当产生缺页异常的时候

你这边能正常接收到这个相应的中断

相应的中断那这个过程是打通了

但是光打通过程之后呢还是不够的

我们知道只能说明

页访问异常能够捕获住了

但对于我们虚存管理来说

捕获住这个页访问异常之后

你还要做进一步的处理

进一步的处理来确保

如果是合法页的访问

你应该能够有效应对这种情况

来给它完成正确的读和写

如果是一个不合法的这个页的访问

那其实你应该报错

这是不同的处理方式

比如说我们写应用程序的时候

如果你访问的是一个非法的地址

那程序会crash

或者被操作系统kill掉那这是一个道理

那如果程序访问的是一个合法的地址

即使这个地址不在内存中

那我们操作系统也能够有效应对

这是我们页替换算法要去完成的工作

所以我们会进一步对pgfault_handler

做进一步的处理会调do_pgfault

那do_pgfault就开始判断了

它需要找到你访问这个地址

因为从这里面会除了说

产生一个异常一个号之外

还会给你一个说错在哪

到底访问什么地址出现的错

那这个find_vma假设是说看看

这个地址是否是一个合法的地址

上一页我们讲到我们首先要

建立好一个vmm的一个环境

这个环境由mm和vma组成

它构造了一个使用者的一个虚存环境

所以说呢在那个环境里面

我们设定好了哪些页

哪些地址空间是合法的

哪些地址空间是不合法的

所以它要去查找

根据那个产生缺页异常之后

反馈回来的这个异常地址来查找

看这个地址是否属于某一个vma

如果属于某一个vma的一个范围

它有个开始地址有个结束地址

属于这个范围之内

那这就是一个合法的地址

既然是一个合法的地址

那我们使用者就应该

能够正确的去使用它

而且还不用关注这种

所谓缺页错误情况

这些所有错误情况都是由我们说

由我们虚存管理系统来完成

帮它处理好找到了这个

是这个一个合法地址之后呢

我们进一步要看看它是否是

是否是一个位于硬盘中的一个页

如果是位于硬盘中的一个页

那我们要把这个页从我们硬盘中

加载到内存中来

OK 那这个过程是要走

swap in / swap out这套机制

我们前面已经讲了

我们需要把这个硬盘的

换入换出分区给建立好

这个swap in会把这个地址

把这个访问出现异常的地址

转换成一个页号

进一步把这个页号去映射

对应到它所对应的

那个磁盘扇区号里面

把那个磁盘扇区里面

存这个页的内容呢找着

再通过这个对磁盘的read操作

把所有数据读到内存中来

读到内存中来读到内存之后

需要注意读到内存之后

我们重新还要建立好这个映射关系

那我们读到内存来之后

我们放到一个物理页里面

我们需要把刚才产生异常虚拟地址的

那个虚页和这个你刚才

已经从我们这个硬盘中读进来

这个物理页呢这两者之间

建立一个对应关系这个关系是什么

就是我们页表的重新的建立

这里面会分配相应的页表项

甚至说可能会创建一个页表

来完成对这个映射关系的一个建立

这是它大致的一个处理过程

一旦建立好这个映射关系

那也意味着我们可以正确地

让使用者去继续访问这一块内存了

那也意味着在这里

处理完所有这些东西之后

它要原路返回

从这儿到_alltraps这儿

再做一个iret

把这个异常中断返回

那这种异常它返回到哪去呢

是返回到产生异常的

那条指令重新执行

正因为它能重新执行

在第二次执行的时候需要注意

第二次执行的时候

由于你页表的映射关系

已经重新建立好了

所以说第二次执行的时候

不会出现异常当然前提是你做对

如果做错了那还是会出现

进一步的异常需要进一步去处理

假如说做对之后

它可以继续往前走

就把这个数据的读和写

就可以正常的进行操作了

这就是当产生页访问异常之后

这个do_pgfault这个关键的函数

它要去完成的一系列的工作

当然这个函数的建立呢

是需要我们刚才说到一系列的帮助

需要我们的页表

需要我们swap in / swap out这个disk读写

需要我们vma环境的建立

来一块协同起来来帮助

来完成这个do_pgfault这个工作

另一方面我们可以看到就是

页访问异常它里面我们说

它怎么知道它错哪了呢

它里面有一系列一些机制

除了我们刚才说能够得到一个

说到底访问哪个页出错之外呢

其实它有一些不太合法的情况出现

比如说我是一个用户态的一个程序

我要访问一个内核态的地址

那属于一个低优先级的一个程序

要访问高优先级的一个内存就会出错

这里面会有一些相应的位

比如说U/S 就是user还是supervisor

来区分这个页

这个页到底是特权级的

还是属于一般用户的

W/R是区分是只读的

还是可读写的等等

这一系列的属性

来映射了不同的关系

我们这里面可以充分利用

当然这里面我们用的比较简单

只是说产生异常之后

我们需要把这个页给映射回来

所以说只要知道出错的地址在哪

就OK了

接下来后续的操作系统的讲解中

也会用到这些相应的一些属性

来完成特定的功能

操作系统课程列表：

第零讲在线教学环境准备

-0.1 Piazza讨论区

--piazza访问和使用

--html

-0.2 在线实验平台

-0.2在线实验平台

第一讲操作系统概述

-1.1 课程概述

--视频

-第一讲操作系统概述--练习

-1.2 教学安排

--视频

-1.3 什么是操作系统

--Video

-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统

--Video

-1.5 操作系统实例

--视频

-1.6 操作系统的演变

--视频

-1.7 操作系统结构

--视频

第二讲实验零操作系统实验环境准备

-2.1 前言和国内外现状

-2.2 OS实验目标

-2.3 8个OS实验概述

-2.4 实验环境搭建

-2.5 x86-32硬件介绍

-2.6 ucore部分编程技巧

-2.7 演示实验操作过程

--Q6

--Q7

--Q10

第三讲启动、中断、异常和系统调用

-3.1 BIOS

--3.1 BIOS

-3.2 系统启动流程

--3.2 系统启动流程

-3.3 中断、异常和系统调用比较

--3.3 中断、异常和系统调用比较

-第三讲启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较

-3.4 系统调用

--3.4 系统调用

-第三讲启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用

-3.5 系统调用示例

--3.5 系统调用示例

-3.6 ucore+系统调用代码

--3.6 ucore+系统调用代码

第四讲实验一 bootloader启动ucore os

-4.1 启动顺序

-4.2 C函数调用的实现

-4.3 GCC内联汇编

-4.4 x86中断处理过程

-4.5 练习一

-4.6 练习二

-4.7 练习三

-4.8 练习四练习五

-4.9 练习六

第五讲物理内存管理: 连续内存分配

-5.1 计算机体系结构和内存层次

-5.2 地址空间和地址生成

-5.3 连续内存分配

-5.4 碎片整理

-5.5 伙伴系统

-第五讲物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习

第六讲物理内存管理: 非连续内存分配

-6.1 非连续内存分配的需求背景

-6.2 段式存储管理

-6.3 页式存储管理

-6.4 页表概述

-6.5 快表和多级页表

-6.6 反置页表

-6.7 段页式存储管理

-第六讲物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习

第七讲实验二物理内存管理

-7.1 了解x86保护模式中的特权级

--7.1 了解x86保护模式中的特权级

-第七讲实验二物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级

-7.2 了解特权级切换过程

--7.2 了解特权级切换过程

-第七讲实验二物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程

-7.3 了解段/页表

--7.3 了解段/页表

-第七讲实验二物理内存管理--7.3 了解段/页表

-7.4 了解UCORE建立段/页表

--7.4 了解ucore建立段/页表

-第七讲实验二物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表

-7.5 演示lab2实验环节

--7.5 演示lab2实验环节

第八讲虚拟存储概念

-8.1 虚拟存储的需求背景

-8.2 覆盖和交换

-8.3 局部性原理

-8.4 虚拟存储概念

-8.5 虚拟页式存储

-8.6 缺页异常

第九讲页面置换算法

-9.1 页面置换算法的概念

--9.1 页面置换算法的概念

-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-第九讲页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-9.3 时钟置换算法和最不常用算法

--9.3 时钟置换算法和最不常用算法

-第九讲页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法

-9.4 Belady现象和局部置换算法比较

--9.4 Belady现象和局部置换算法比较

-第九讲页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较

-9.5 工作集置换算法

--9.5 工作集置换算法

-第九讲页面置换算法--9.5 工作集置换算法

-9.6 缺页率置换算法

--9.6 缺页率置换算法

-第九讲页面置换算法--9.6 缺页率置换算法

-9.7 抖动和负载控制

--9.7 抖动和负载控制

第十讲实验三虚拟内存管理

-10.1 实验目标：虚存管理

--10.1 实验目标：虚存管理

-第十讲实验三虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理

-10.2 回顾历史和了解当下

-- 10.2 回顾历史和了解当下

-第十讲实验三虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下

-10.3 处理流程、关键数据结构和功能

--10.3 处理流程、关键数据结构和功能

-第十讲实验三虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能

-10.4 页访问异常

--10.4 页访问异常

-第十讲实验三虚拟内存管理--10.4 页访问异常

-10.5 页换入换出机制

--10.5 页换入换出机制

-第十讲实验三虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制

第十一讲进程和线程

-11.1 进程的概念

--11.1 进程的概念

-第十一讲进程和线程--11.1 进程的概念

-11.2 进程控制块

--11.2 进程控制块

-第十一讲进程和线程--11.2 进程控制块

-11.3 进程状态

--11.3 进程状态

-第十一讲进程和线程--11.3 进程状态

-11.4 三状态进程模型

--11.4 三状态进程模型

-11.5 挂起进程模型

--11.5 挂起进程模型

-第十一讲进程和线程--11.5 挂起进程模型

-11.6 线程的概念

--11.6 线程的概念

-第十一讲进程和线程--11.6 线程的概念

-11.7 用户线程

--11.7 用户线程

-第十一讲进程和线程--11.7 用户线程

-11.8 内核线程

--11.8 内核线程

-第十一讲进程和线程--11.8 内核线程

第十二讲进程控制

-12.1 进程切换

--12.1 进程切换

-第十二讲进程控制--12.1 进程切换

-12.2 进程创建

--12.2 进程创建

-第十二讲进程控制--12.2 进程创建

-12.3 进程加载

--12.3 进程加载

-第十二讲进程控制--12.3 进程加载

-12.4 进程等待与退出

--12.4 进程等待与退出

-第十二讲进程控制--12.4 进程等待与退出

第十三讲实验四内核线程管理

-13.1 总体介绍

-13.2 关键数据结构

-13.3 执行流程

-13.4 实际操作

第十四讲实验五用户进程管理

-14.1 总体介绍

--14.1 总体介绍

-14.2 进程的内存布局

--14.2 进程的内存布局

-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现

--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现

-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现

--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现

-14.5 进程复制

--14.5 进程复制

-14.6 内存管理的copy-on-write机制

--14.6 内存管理的copy-on-write机制

第十五讲处理机调度

-15.1 处理机调度概念

--15.1 处理机调度概念

-第十五讲处理机调度--15.1 处理机调度概念

-15.2 调度准则

--15.2 调度准则

-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-第十五讲处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

-第十五讲处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc

-15.5 实时调度和多处理器调度

--15.5 实时调度和多处理器调度

-第十五讲处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度

-15.6 优先级反置

--15.6 优先级反置

-第十五讲处理机调度--15.6 优先级反置

第十六讲实验六调度器

-16.1 总体介绍和调度过程

-16.2 调度算法支撑框架

-16.3 时间片轮转调度算法

-16.4 Stride调度算法

第十七讲同步互斥

-17.1 背景

--17.1 背景

-17.2 现实生活中的同步问题

--17.2 现实生活中的同步问题

-第十七讲同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题

-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-第十七讲同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

-17.4 基于软件的同步方法

--17.4 基于软件的同步方法

-第十七讲同步互斥--17.4 基于软件的同步方法

-17.5 高级抽象的同步方法

--17.5 高级抽象的同步方法

-第十七讲同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法

第十八讲信号量与管程

-18.1 信号量

--18.1 信号量

-第十八讲信号量与管程--18.1 信号量

-18.2 信号量使用

--18.2 信号量使用

-第十八讲信号量与管程--18.2 信号量使用

-18.3 管程

--18.3 管程

-第十八讲信号量与管程--18.3 管程

-18.4 哲学家就餐问题

--18.4 哲学家就餐问题

-18.5 读者-写者问题

--18.5 读者-写者问题

第十九讲实验七同步互斥

-19.1 总体介绍

--19.1 总体介绍

-19.2 底层支撑

--19.2 底层支撑

-第十九讲实验七同步互斥--19.2 底层支撑

-19.3 信号量设计实现

--19.3 信号量设计实现

-第十九讲实验七同步互斥--19.3 信号量设计实现

-19.4 管程和条件变量设计实现

--19.4 管程和条件变量设计实现

-第十九讲实验七同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现

-19.5 哲学家就餐问题

--19.5 哲学家就餐问题

第二十讲死锁和进程通信

-20.1 死锁概念

--20.1 死锁概念

-第二十讲死锁和进程通信--20.1 死锁概念

-20.2 死锁处理方法

--20.2 死锁处理方法

-第二十讲死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法

-20.3 银行家算法

--20.3 银行家算法

-第二十讲死锁和进程通信--20.3 银行家算法

-20.4 死锁检测

--20.4 死锁检测

-第二十讲死锁和进程通信--20.4 死锁检测

-20.5 进程通信概念

--20.5 进程通信概念

-第二十讲死锁和进程通信--20.5 进程通信概念

-20.6 信号和管道

--20.6 信号和管道

-第二十讲死锁和进程通信--20.6 信号和管道

-20.7 消息队列和共享内存

--20.7 消息队列和共享内存

-第二十讲死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存

第二十一讲文件系统

-21.1 文件系统和文件

--21.1 文件系统和文件

-第二十一讲文件系统--21.1 文件系统和文件

-21.2 文件描述符

--21.2 文件描述符

-第二十一讲文件系统--21.2 文件描述符

-21.3 目录、文件别名和文件系统种类

--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-第二十一讲文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-21.4 虚拟文件系统

--21.4 虚拟文件系统

-第二十一讲文件系统--21.4 虚拟文件系统

-21.5 文件缓存和打开文件

--21.5 文件缓存和打开文件

-第二十一讲文件系统--21.5 文件缓存和打开文件

-21.6 文件分配

--21.6 文件分配

-第二十一讲文件系统--21.6 文件分配

-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

-第二十一讲文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

第二十二讲实验八文件系统

-22.1 总体介绍

--22.1 总体介绍

-第二十二讲实验八文件系统--22.1 总体介绍

-22.2 ucore 文件系统架构

--22.2 ucore 文件系统架构

-第二十二讲实验八文件系统--22.2 ucore 文件系统架构

-22.3 Simple File System分析

--22.3 Simple File System分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.3 Simple File System分析

-22.4 Virtual File System分析

--22.4 Virtual File System分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.4 Virtual File System分

-22.5 I/O设备接口分析

--22.5 I/O设备接口分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.5 I/O设备接口分析

-22.6 执行流程分析

--22.6 执行流程分析

第二十三讲 I/O子系统

-23.1 I/O特点

--视频

-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点

-23.2 I/O结构

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-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构

-23.3 I/O数据传输

--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输

-23.4 磁盘调度

--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度

-23.5 磁盘缓存

--C327536B80D25CE79C33DC5901307461

-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存

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