# lazy tracecode
### `sys_sbrk()`
用來改變一個 `proc` 的大小
* 什麼時候會需要改變 proc 的大小?
平常寫程式的時候好像不太會使用這個功能(?)
```Clike=
uint64
sys_sbrk(void)
{
int addr;
int n;
if(argint(0, &n) < 0)
return -1;
addr = myproc()->sz;
if(growproc(n) < 0)
return -1;
return addr;
}
```
* lazy allocation version:
```Clike=
uint64
sys_sbrk(void)
{
int addr;
int n;
if(argint(0, &n) < 0)
return -1;
addr = myproc()->sz;
myproc()->sz += n;
// if(growproc(n) < 0)
// return -1;
return addr;
}
```
* 回傳 `addr` (先前的大小) 是為什麼？
* lazy version 就只是把 sz += n
### `myproc()->sz` 的旅程
1. `fork()`: init proc
1. `freeproc()`: delete proc
1. `sys_sbrk()`: 真的在改變 process 大小的地方
* `growproc()`
* `uvmalloc()`
* `uvmdealloc()`
#### `growproc()`
參數 `n` 可以是正數或是負數
```Clike=
// Grow or shrink user memory by n bytes.
// Return 0 on success, -1 on failure.
int
growproc(int n)
{
uint sz;
struct proc *p = myproc();
sz = p->sz;
if(n > 0){
if((sz = uvmalloc(p->pagetable, sz, sz + n)) == 0) {
return -1;
}
} else if(n < 0){
sz = uvmdealloc(p->pagetable, sz, sz + n);
}
p->sz = sz;
return 0;
}
```
#### `uvmalloc()`
把一個 page table 的大小從 `oldsz` 變成 `newsz`
* 為什麼不必 page aligned ?
* 因為這裡 size 的 大小單位為 byte
* newsz 要比 oldsz 大
* 不然使用 oldsz 就好了
* 如果 newsz 比 oldsz 小，那麼什麼事情都不會做
```Clike=
// Allocate PTEs and physical memory to grow process from oldsz to
// newsz, which need not be page aligned. Returns new size or 0 on error.
uint64
uvmalloc(pagetable_t pagetable, uint64 oldsz, uint64 newsz)
{
char *mem;
uint64 a;
if(newsz < oldsz) // 如果 newsz 比 oldsz 小，那麼什麼事情都不會做
return oldsz;
oldsz = PGROUNDUP(oldsz); // round up 是因為 oldsz 的那一個 page 應該都已經 allocate 了
// 看看 newsz 的那一個 page 也是一整個 page 都 allocate
// 其實我們也只能這麼做，因為一次 kalloc() 就是一個 page
// 一個 PTE 就是指到一個 pagetable
for(a = oldsz; a < newsz; a += PGSIZE){
mem = kalloc();
if(mem == 0){
uvmdealloc(pagetable, a, oldsz);
return 0;
}
memset(mem, 0, PGSIZE); // zero the page
// a 經由這個 pagetable mapping 到 kalloc() 出來的 mem
if(mappages(pagetable, a, PGSIZE, (uint64)mem, PTE_W|PTE_X|PTE_R|PTE_U) != 0){
kfree(mem);
uvmdealloc(pagetable, a, oldsz);
return 0;
}
}
return newsz;
}
```
* `uvmalloc()` 的功用也就是把一個 page table 的大小從 oldsz 變成 newsz
* 什麼?! 所以說 page table 一定要從 va 0 一直增加?
* 所謂的 "增加" 是指這些 pte 都有指向一個被 `kalloc()` 出來的 memory
* according to `uvmalloc()` this might be true
* 而這裡所謂的 page table 應該都是 user program 的 page table (?)
#### `uvmdealloc()`
* `uvmdealloc()` 也是把 page table 的 size 從 oldsz 變成 newsz
* 差別在於 newsz 應該會比 oldsz 小
* 不然就不會做任何事
```Clike=
// Deallocate user pages to bring the process size from oldsz to
// newsz. oldsz and newsz need not be page-aligned, nor does newsz
// need to be less than oldsz. oldsz can be larger than the actual
// process size. Returns the new process size.
uint64
uvmdealloc(pagetable_t pagetable, uint64 oldsz, uint64 newsz)
{
if(newsz >= oldsz)
return oldsz;
if(PGROUNDUP(newsz) < PGROUNDUP(oldsz)){
int npages = (PGROUNDUP(oldsz) - PGROUNDUP(newsz)) / PGSIZE;
uvmunmap(pagetable, PGROUNDUP(newsz), npages, 1);
}
return newsz;
}
```
* 請注意這裡的 dealloc 都必須要以一個 page 為單位去做 kalloc() 或是 unmap
* alloc vs unmap
* alloc: 在 freelist 中標記為使用中
* unmap: 把 va 從 page table 拿掉
* 不一定會 kfree() , 要看參數 `do_free`
#### `uvmunmap()`
* `uvmunmap()` 是用來把 va 從 pagetable 中 ummap 的 function
* unmap 時不一定會 free 掉這個 page, 要看 `do_free` 決定
```Clike=
void
uvmunmap(pagetable_t pagetable, uint64 va, uint64 npages, int do_free)
{
uint64 a;
pte_t *pte;
if((va % PGSIZE) != 0)
panic("uvmunmap: not aligned");
for(a = va; a < va + npages*PGSIZE; a += PGSIZE){
// alloc = 0, 如果找不到 pte，不需要新增
if((pte = walk(pagetable, a, 0)) == 0)
panic("uvmunmap: walk");
if((*pte & PTE_V) == 0)
// panic("uvmunmap: not mapped");
continue;
if(PTE_FLAGS(*pte) == PTE_V)
panic("uvmunmap: not a leaf");
if(do_free){
uint64 pa = PTE2PA(*pte);
kfree((void*)pa);
}
*pte = 0;
}
}
```
* 在原本的版本中 `PTE_V` = 0 時會觸發 `panic()`
* 因為必須要是正在使用的 page, 才會有 ummap 的問題
* lazy alloc 版本中的 `PTE_V` = 0 時，卻不會有 panic 是因為
* `uvmunmap()` 在哪裡被使用到?
### 之所以要 continue 的原因
1. 思考從 `growproc()` 變成 lazy alloc 有什麼變化
* 每次 lazy alloc 都只有 alloc **一個** page
* 這就是為什麼 `uvmunmap()` 會卡到 `PTE_V` 的原因
### `copyin()`
* 從 user copy 到 kernel
* 使用場景:
* `kernel/pipe.c`
* `kernel/proc.c`
* `kernel/syscall.c`
* arguments:
* `pagetable`: user program 的 page table
* `dst`: kernel virtual address
* `srcva`: va in `pagetable`
* `len`
```Clike=
// Copy from user to kernel.
// Copy len bytes to dst from virtual address srcva in a given page table.
// Return 0 on success, -1 on error.
int
copyin(pagetable_t pagetable, char *dst, uint64 srcva, uint64 len)
{
uint64 n, va0, pa0;
while(len > 0){
va0 = PGROUNDDOWN(srcva);
pa0 = walkaddr(pagetable, va0);
if(pa0 == 0)
return -1;
n = PGSIZE - (srcva - va0);
if(n > len)
n = len;
memmove(dst, (void *)(pa0 + (srcva - va0)), n);
len -= n;
dst += n;
srcva = va0 + PGSIZE;
}
return 0;
}
```
在每一次的 while loop 中，把 va
我想 lazy alloc 的問題會在於 `walkaddr()`
因為會出現找不到 pa 的問題
可是有時候找不到 pa 並不是真的找不到 pa, 而是因為那個 va 是用 lazy alloc 的
### `copyout()`
`copyout()` 是用來把，memory 的內容從 kernel 搬到 user
```Clike=
// Copy from kernel to user.
// Copy len bytes from src to virtual address dstva in a given page table.
// Return 0 on success, -1 on error.
int
copyout(pagetable_t pagetable, uint64 dstva, char *src, uint64 len)
{
uint64 n, va0, pa0;
while(len > 0){
va0 = PGROUNDDOWN(dstva);
pa0 = walkaddr(pagetable, va0);
if(pa0 == 0)
return -1;
n = PGSIZE - (dstva - va0);
if(n > len)
n = len;
memmove((void *)(pa0 + (dstva - va0)), src, n);
len -= n;
src += n;
dstva = va0 + PGSIZE;
}
return 0;
}
```
同樣的在 lazy lab 也會遇到問題
同樣是在 walkaddr() 時會有找不到 `va0` 對應的 pa 的問題
因為這個 `va0` 是用 lazy alloc 的
### `walkaddr()`
丟入 va 回傳 pa
```Clike=
// Look up a virtual address, return the physical address,
// or 0 if not mapped.
// Can only be used to look up user pages.
uint64
walkaddr(pagetable_t pagetable, uint64 va)
{
pte_t *pte;
uint64 pa;
if(va >= MAXVA)
return 0;
pte = walk(pagetable, va, 0);
if(pte == 0)
return 0;
if((*pte & PTE_V) == 0)
return 0;
if((*pte & PTE_U) == 0)
return 0;
pa = PTE2PA(*pte);
return pa;
}
```
`walk()` 與 `addrwalk()` 的差別在於
* `walk()` return pte
* `addrwalk()` return pa
* 並且還會
### 在 lazy lab 中會遇到錯誤的狀況
* `copyout`: 有可能
* `copyin`: 正常情況下應該不太可能除非
### `memmove()`
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