和Steve之间的通信--RE: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_21

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Subject: RE: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_21
Date: Tue, 14 Feb 2012 10:14:31 +0800

郝先生，

上一封邮件的问题：
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问题3：一个进程应该只对应存在一个u变量（即，一个进程不可能既存在一个u变量在“用户空间“、又存在一个u变量在“内核空间“），是吗？如果是，那参 照81页，图5-6，一个进程的u变量应该与其内核栈一起（大小为1KB），且对其访问也只能在进程处于内核态时进行。那为何readi函数可以将 exefile 的头8个字节 读到 “用户空间“（或用户态下）的u变量中？
[郝]:不是很理解你的问题，为什么说readi是把头8个字节读到用户空间的u变量中？书中哪里提到吗？exec函数的所有代码包括readi函数都是在内核空间中，u变量也是。

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在502页，第64行，u.u_segflg=1，表明后面的 readi操作（第65行）是将数据（头8个字节）读入至“用户空间”。是否是我理解错？
[郝]:不好意思，在第316页对readi的说明有误，应该是：如果u.u_segflg为1，则u.u_base在内核空间...，因为这来自于第318页的iomove函数。所以实际上readi把头8个字节读入到内核的u.u_arg[]变量中

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Subject: RE: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_21
Date: Sun, 12 Feb 2012 22:24:19 +0800

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Subject: 关于《UNIX技术内幕》的勘误及遇到的问题_21
Date: Sun, 15 Jan 2012 19:49:24 +0800

郝先生，

最近碰到的疑问如下：

1、不太明白 466页第一段里对464页trap()函数第71行的解释。如果将464页trap()函数第71行改为（不调用trap1函数）：

savu(u.u_qsav);
callp->call;

是否这也能实现trap1的功能？
[郝]:答案是不能！因为savu保存的是当前函数的返回地址，如果trap调用savu，就是trap的返回地址，这样在调用callp->call的过程中，如果callp->call调用了sleep，而sleep过程中有产生了
信号，那么sleep函数就会直接返回到trap的调用者中，而这并不是所想要的，其所想要的是能够返回到trap函数的第72行，继续执行。所以这里必须要调用一次trap1，而由trap1调用savu。这就是trap1存在的价值。

2、 465页，图12-5，其中左边“用户空间“的指令序列为“trap0,addr,下一条指令“。473页，图12-10，上面“用户空间“的指令序列为 “sys0,9f,bec 1f”。问题，本章开始时曾提到在本章中trap跟sys指令含义相同，则可以认为 图12-10中的 9f 是一个addr（如图12-5中的addr），是这样吗？

另，9f是一条指令吗？如果是，那它与 br 9f 有什么不同？
[郝]:9f是addr，它就是br 9f中的地址。

3、以下是关于 exec()

因为这个函数的内容比较多，我简化一些称呼，如：“exec进程”代表“旧进程“，"exefile进程“代表“新进程“。对于exec，我的理解如下：

（1）分配一个新的块，用以保存 execl 的参数，代码范围：19～51。

问题2：501页，exec函数第29～47行，为何ap（即arg1，ap=arg1=*(&u.u_arg[1])）一定是一个指针？且一定是一个字符指针（指向一个字符串）？
[郝]:execl的原型应该是int execl(char *exe, char *arg1, char *arg2,..., 0);
（2） 读入可执行文件exefile的文件头的8个字节，代码范围：60～84。读入过程，由readi将exefile从磁盘读入至“用户空间 “（u_segflg=1）的u变量中，具体是u_arg[1]=a_text;u_arg[2]=a_data;u_arg[3]=a_bss。

问 题3：一个进程应该只对应存在一个u变量（即，一个进程不可能既存在一个u变量在“用户空间“、又存在一个u变量在“内核空间“），是吗？如果是，那参照 81页，图5-6，一个进程的u变量应该与其内核栈一起（大小为1KB），且对其访问也只能在进程处于内核态时进行。那为何readi函数可以将 exefile 的头8个字节 读到 “用户空间“（或用户态下）的u变量中？
[郝]:不是很理解你的问题，为什么说readi是把头8个字节读到用户空间的u变量中？书中哪里提到吗？exec函数的所有代码包括readi函数都是在内核空间中，u变量也是。
（3）初步建立用户空间映射，以测试（系统的空闲内存 + exec进程所占内存）是否够“exefile进程“所使用。代码范围：90～93。

（4）设置“exefile进程“的代码段和“u+内核栈“。代码范围：99～106。具体为：

a)调用xfree()释放 “exec进程”的代码段
b)调用expand(USIZE)释放“exec进程“的数据段和栈段，只保留“exec进程”的“u+内核栈”
c) 调用xalloc()为“exefile进程“的代码段分配磁盘交换空间和为“exefile进程”保留“exec进程“的“u+内核栈”（假设 exefile第一次加载，exefile的代码段和“u+内核栈”都交换至磁盘，具体参看xalloc()中的第35行和第46行这2句swap）。
d)调用expand扩展“exec进程“的数据交换区，并将“exec进程”的数据段和栈段清0。

（5）将可执行文件 exefile 的数据段（a_data）读入内存。代码范围：108～112。具体为：将"exefile进程“的数据段内容读入至“exec进程”的数据段中。

问题4：u_base=0，是否代表从数据段的（虚拟地址）0地址开始操作？
[郝]:这里是建立一个临时的起始虚拟地址为0的虚拟<--->物理地址空间，其目的就是为了读入exe文件中的数据段内容到该地址空间。而数据段最终的起始虚拟地址不是0.
问 题5：如果是的话，那参看510页xalloc函数第29～32行，“exefile进程”的代码段是曾经被读入到“exec进程”的数据段里的，范围是 [020,(020+a_text)]。而回到本函数（exec函数）里的第109～112行，“exefile进程”的数据段也是被读到“exec进 程”的数据段里，范围是[(020+a_text),(020+a_text+a_data)]。很显然，作者是想把“exefile进程”的代码段、数 据段在“exec进程”的数据段里连续存放（或简单说是在内存中连续存放）。但是，在这2段代码之间，具体是xalloc函数的第41行，已调用 expand(USIZE)释放了“exefile进程”的代码段。也就是，系统先在ialloc的第29～32行将“exefile进程”的代码段读入 到“exec进程”的数据段[020,(020+a_text)]，但在第41行就释放了该代码段。然后回到exec函数里，将“exefile进程”的 数据段读入到“exec进程”的数据段里[(020+a_text),(020+a_text+a_data)]。原本看上去在内存中连续存放的 （exefile进程）“数据段和代码段“，经过中间“第41行释放（exefile进程）代码段“后，是否还保持空间上的连续？如果不能保持空间上的连 续，那为何在exec函数里（第108～112）还将“exefile进程”的数据段读入到“exec进程”的数据段[(020+a_text), (020+a_text+a_data)]里？
[郝]:首先作者并没有想把“exefile进程”的代码段、数据段在“exec进程”在内存中连续存放，其次记住一点：exec/xalloc函数中使用estabur建立的0地址开始的虚拟地址段，在上述情况下
只是临时使用，xalloc是用来拷贝代码然后调用swap换出到磁盘，下次exeFile进程执行时，需要把该段再换入到内存中。
希望能够给予这一点再思考上述代码。

（6）初始化栈段。代码范围：116～132。具体：

a)设置最终的用户虚拟空间（516页，如图：12-30），这是由第120行代码（estabur()）完成的。

问 题6：假设（5）的问题不存在，即“exefile进程”的代码段和数据段都读到“exec进程”的数据段里，且是连续的，范围是[020, (020+a_text+a_data)]。即对于 81页 图5-6，中间的图“物理内存”部分是有的。而由于estabur函数（代码第120行）的调用，图5-6中的虚拟内存部分也是有的。但是如何实现“物理 内存“到“虚拟内存“之间的映射呢？
[郝]:在sureg函数中。estabur建立设置进程用户空间逻辑寄存器的值(u.u_uisa和u.u_uisd)，设上它们并不会导致物理内存和虚拟内存的映射。而虚拟和物理内存的映射是在
sureg函数中，它在estabur的最后被调用，sureg把u_uisa和u_uisd写到实际的内存管理寄存器中（系统只有一份），这样导致虚拟和物理内存的映射。
b)构建main的栈参数

问题7：exec函数的第122行代码：ap = -nc - na*2 -4。如果nc为argv[X]，na*2为各个栈上参数（栈上的指针，每个2字节），那4是否就代表 na本身（即argc）和 -1 这2个数？
[郝]:内存是所有参数字符的总长度，strlen(argv[0])+...+strlen(argv[n]),4代表exefile和0.
问题8：ap 和 c 都不是绝对地址（这个词可能不太准确，但ap和c至少不是物理地址和虚拟地址），而只是1个“相对位移”（我不太确定它是否是相对栈顶的位移）。那为何可以通过 suword() 实现数据写入？
[郝]:ap是exefile进程的栈顶地址，是虚拟地址。
（7）其他步骤（从略）



问题1：上面的理解对吗？
[郝]:对！除了问题部分。
问题2：（1）

问题3：（2）

问题4、问题5：（5）

问题6、问题7：（6）
 

此外，勘误如下：

468	1	1	...输入而控起...，应为挂起
493			最后一行，hoo()应为 foo()

[郝]:是的，谢谢！

Steve




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