[크래프톤 정글 3기] 12/23(토) TIL

ClassBinu·2023년 12월 23일
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크래프톤 정글 3기 TIL

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68/120

점심을 미리 먹고 옴
10:54 입실
가상 메모리 진짜 어렵지만 그래도 한 발자국씩 앞으로 야금야금 걸어가는 중..🏃🏃🏃🏃🏃

Pintos

새로운 문제

커널 패닉이 뜨지는 않고 이제 새로운 형태의 에러
exit(-1)이면 폴트 핸들러가 작동하지 않아서 그런가?
원인을 찾아보자..

pg_round 누락

❌ page->va = va;

✅ page->va = pg_round_down(va);

va가 속한 페이지를 찾기 위해서는 va에서 페이지 번호만 추출해야 한다. 이때 pg_round_down을 통해 va에서 오프셋을 0으로 만들면 페이지 번호를 추출할 수 있다.
즉, va를 통해 va가 속한 페이지를 찾기 위해서 pg_round_down이 필요하다.

spt 해시 테이블 잘못 지정 문제

struct hash_elem *
hash_find (struct hash *h, struct hash_elem *e) {
	return find_elem (h, find_bucket (h, e), e);
}

❌ e = hash_find(&spt, &page->hash_elem);

✅ e = hash_find(&spt->spt_hash, &page->hash_elem);

&spt->spt_hash가 들어가야 할 자리에 &spt를 넘겨서 오류 발생

kva 미할당으로 커널 패닉 발생

vm_get_frame(void)
{
	struct frame *frame = NULL;
	/* TODO: Fill this function. */
	void *kva = palloc_get_page(PAL_USER);

	if (kva == NULL)
		PANIC("todo"); // 여기 실행

	frame = malloc(sizeof(struct frame));

	frame->kva = kva;
	frame->page = NULL;

	ASSERT(frame != NULL);
	ASSERT(frame->page == NULL);
	return frame;
}

make check를 한 번 더 돌리면 테스트가 우선 실행은 된다???

pass tests/userprog/args-none
pass tests/userprog/args-single
pass tests/userprog/args-multiple
pass tests/userprog/args-many
pass tests/userprog/args-dbl-space
pass tests/userprog/halt
pass tests/userprog/exit
pass tests/userprog/create-normal
pass tests/userprog/create-empty
pass tests/userprog/create-null
pass tests/userprog/create-bad-ptr
pass tests/userprog/create-long
pass tests/userprog/create-exists
pass tests/userprog/create-bound
pass tests/userprog/open-normal
pass tests/userprog/open-missing
pass tests/userprog/open-boundary
pass tests/userprog/open-empty
pass tests/userprog/open-null
pass tests/userprog/open-bad-ptr
pass tests/userprog/open-twice
pass tests/userprog/close-normal
pass tests/userprog/close-twice
pass tests/userprog/close-bad-fd
pass tests/userprog/read-normal
pass tests/userprog/read-bad-ptr
FAIL tests/userprog/read-boundary
pass tests/userprog/read-zero
pass tests/userprog/read-stdout
pass tests/userprog/read-bad-fd
pass tests/userprog/write-normal
pass tests/userprog/write-bad-ptr
pass tests/userprog/write-boundary
pass tests/userprog/write-zero
pass tests/userprog/write-stdin
pass tests/userprog/write-bad-fd
FAIL tests/userprog/fork-once
FAIL tests/userprog/fork-multiple
FAIL tests/userprog/fork-recursive
FAIL tests/userprog/fork-read
FAIL tests/userprog/fork-close
FAIL tests/userprog/fork-boundary
FAIL tests/userprog/exec-once
FAIL tests/userprog/exec-arg
FAIL tests/userprog/exec-boundary
pass tests/userprog/exec-missing
pass tests/userprog/exec-bad-ptr
FAIL tests/userprog/exec-read
FAIL tests/userprog/wait-simple
FAIL tests/userprog/wait-twice
FAIL tests/userprog/wait-killed
pass tests/userprog/wait-bad-pid
FAIL tests/userprog/multi-recurse
FAIL tests/userprog/multi-child-fd
pass tests/userprog/rox-simple
FAIL tests/userprog/rox-child
FAIL tests/userprog/rox-multichild
pass tests/userprog/bad-read
pass tests/userprog/bad-write
pass tests/userprog/bad-read2
pass tests/userprog/bad-write2
pass tests/userprog/bad-jump
pass tests/userprog/bad-jump2
pass tests/vm/pt-grow-stack
pass tests/vm/pt-grow-bad
pass tests/vm/pt-big-stk-obj
pass tests/vm/pt-bad-addr
pass tests/vm/pt-bad-read
pass tests/vm/pt-write-code
FAIL tests/vm/pt-write-code2
FAIL tests/vm/pt-grow-stk-sc
pass tests/vm/page-linear
FAIL tests/vm/page-parallel
FAIL tests/vm/page-merge-seq
FAIL tests/vm/page-merge-par
FAIL tests/vm/page-merge-stk
FAIL tests/vm/page-merge-mm
pass tests/vm/page-shuffle
FAIL tests/vm/mmap-read
FAIL tests/vm/mmap-close
FAIL tests/vm/mmap-unmap
FAIL tests/vm/mmap-overlap
FAIL tests/vm/mmap-twice
FAIL tests/vm/mmap-write
FAIL tests/vm/mmap-ro
FAIL tests/vm/mmap-exit
FAIL tests/vm/mmap-shuffle
pass tests/vm/mmap-bad-fd
FAIL tests/vm/mmap-clean
FAIL tests/vm/mmap-inherit
FAIL tests/vm/mmap-misalign
FAIL tests/vm/mmap-null
FAIL tests/vm/mmap-over-code
FAIL tests/vm/mmap-over-data
FAIL tests/vm/mmap-over-stk
FAIL tests/vm/mmap-remove
pass tests/vm/mmap-zero
pass tests/vm/mmap-bad-fd2
pass tests/vm/mmap-bad-fd3
pass tests/vm/mmap-zero-len
FAIL tests/vm/mmap-off
FAIL tests/vm/mmap-bad-off
FAIL tests/vm/mmap-kernel
FAIL tests/vm/lazy-file
pass tests/vm/lazy-anon
FAIL tests/vm/swap-file
FAIL tests/vm/swap-anon
FAIL tests/vm/swap-iter
FAIL tests/vm/swap-fork
pass tests/filesys/base/lg-create
pass tests/filesys/base/lg-full
pass tests/filesys/base/lg-random
pass tests/filesys/base/lg-seq-block
pass tests/filesys/base/lg-seq-random
pass tests/filesys/base/sm-create
pass tests/filesys/base/sm-full
pass tests/filesys/base/sm-random
pass tests/filesys/base/sm-seq-block
pass tests/filesys/base/sm-seq-random
FAIL tests/filesys/base/syn-read
pass tests/filesys/base/syn-remove
FAIL tests/filesys/base/syn-write
pass tests/threads/alarm-single
pass tests/threads/alarm-multiple
pass tests/threads/alarm-simultaneous
pass tests/threads/alarm-priority
pass tests/threads/alarm-zero
pass tests/threads/alarm-negative
pass tests/threads/priority-change
pass tests/threads/priority-donate-one
pass tests/threads/priority-donate-multiple
pass tests/threads/priority-donate-multiple2
pass tests/threads/priority-donate-nest
pass tests/threads/priority-donate-sema
pass tests/threads/priority-donate-lower
pass tests/threads/priority-fifo
pass tests/threads/priority-preempt
pass tests/threads/priority-sema
pass tests/threads/priority-condvar
pass tests/threads/priority-donate-chain
FAIL tests/vm/cow/cow-simple
53 of 141 tests failed.

pg_round_down

오프셋 지우고 페이지 번호만 반환

#define pg_round_down(va) (void *) ((uint64_t) (va) & ~PGMASK)

폴트 핸들러

bool vm_try_handle_fault(struct intr_frame *f, void *addr,
												 bool user, bool write, bool not_present)

가장 기본적인 기능은 addr(페이지 폴트가 발생한 주소)에서 페이지 폴트가 발생하면 여러 조건을 따져 최종적으로는 addr을 기준으로 round_down을 통해 다음 페이지 경계 주소까지 페이지를 할당함.

이때 스택이 부족하면 stack_growth를 통해 스택을 넓히는 작업도 수행함.

스택 범위

if ((USER_STACK - (1 << 20) <= rsp - 8 && rsp - 8 <= addr && addr <= USER_STACK)){
			vm_stack_growth(addr);
		}

#define USER_STACK 0x47480000
이 영역부터 유저 스택임.
1 << 20 은 1MB를 의미함.
즉, 유저 스택의 한계를 USER_STACK으로부터 1MB까지로 한정하고 있고, 페이지 폴트가 발생한 주소인 addr이 stack 유효 범위 안에 있을 때만 스택을 한 페이지 늘림.

스택을 늘리려면 아래 조건을 모두 만족해야 함.
그렇지 않으면 스택이 충분히 확보된 상황이거나,
스택을 늘릴 수 없는 상황이므로 stack_growth를 실행하지 않음.

USER_STACK - (1 << 20) <= rsp - 8

rsp-8이 스택 한계보다 위에 있어야 함.

rsp - 8 <= addr

페이지 폴트가 발생한 addr이 rsp-8의 바깥에 있어야 함.
(즉, 현재 스택이 충분히 확보되지 않은 상태)

addr <= USER_STACK

페이지 폴트가 발생한 addr이 스택 한계 안에 있어야 함.

rsp - 8을 쓰는 이유

64비트 시스템에서는 스택에 기본적으로 64비트(8바이트) 단위로 데이터가 입출력된다.
즉, push가 발생할 수 있는 최소한의 다음 메모리 주소는 rsp - 8이다.
그렇다면, push이 전에 해당 스택 공간에 데이터를 push할 수 있을지 체크하려면 현재 rsp가 아니라 rsp - 8의 위치를 확인해야 한다.

그래서 각종 조건을 체크할 때 현재 위치인 rsp가 아니라 다음 push가 발생할 최소한의 주소인 rsp - 8을 기준으로 한다.

즉, push 인스트럭션의 특성 상 rsp - 8 위치에서 데이터 입력이 발생하기 때문에 rsp - 8 위치에서 폴트가 발생할 경우 스택을 늘려주어야 한다.

64비트 시스템에서는 데이터가 64비트(8바이트) 단위로 I/O 된다는 사실을 기억하기!

중첩 구조체

두 함수 모두 실행되는 게 이상하지 않나?

// 구조체는 이렇게 생김
struct supplemental_page_table {
	struct hash spt_hash
};

// hash_init
void supplemental_page_table_init (struct supplemental_page_table *spt);

// 1. 구조체 안에 구조체 명시
void supplemental_page_table_init(struct supplemental_page_table *spt)
{
	hash_init(&spt->spt_hash, page_hash, page_less, NULL);
}

// 2. 외부 구조체만 명시
void supplemental_page_table_init(struct supplemental_page_table *spt)
{
	hash_init(spt, page_hash, page_less, NULL);
}

동작하는 이유는?
hash_init의 첫 번째 인자로는 spt의 포인터가 넘어가야 한다.

기본적으로 구조체는 첫 번째 시작 주소를
반환한다.
1번 코드에서는 spt 주소로 접근해서 그 안에 있는 hash_table의 주소를 반환한다.

2번 코드에서는 spt 주소 자체를 반환한다.

이중 구조체의 형태를 보면 구조체 안에 구조체가 들어가 있는 형태이므로, spt와 &spt->spt_hash는 같은 주소 값을 반환한다고 볼 수 있다.

따라서 두 코드 모두 정상 작동한다.

중첩된 구조체의 경우, 구조체 포인터와 구조체 내부의 멤버 포인터가 동일한 메모리 주소를 가리킨다.

해시 테이블 copy

process fork시에 자식 프로세스는 부모의 페이지 테이블을 copy한다.
(쓰기 시 복사는 옵션으로 구현)

srt의 테이블을 dst로 복사한다.
단순히 복사는 안되고 srt테이블을 순회하면서 일일이 복사해야 한다.

fork시 새롭게 페이지를 할당하고, 프레임에 연결해주는 작업이 필요함.
즉, copy는 페이지 프레임만 카피하는 게 아니라 페이지 프레임을 복사하고
그에 맞는 page 구조체 자체로 새롭게 복사해야 함.

이때 page가 frame과 연결되어 있다면 그것도 똑같이 적재시켜 줘야 함.

  1. 새로운 페이지 할당
  2. 페이지 프레임 복사
  3. 페이지 프레임 연결

포크 과정을 이해하니까 쓰기 시 복사가 왜 필요한지 이해함!

해시 테이블 kill

프로세스가 종료될 때 호출된다.
1. 만약 내용 변경된 파일 기반 페이지는 디스크 동기화 해야 함.
2. 페이지를 메모리에서 해제

Memory Mapped Files

관련 함수

do_mmap(): 메모리에 파일 매핑시키기
do_munmap() : 메모리 해제
vm_file_init() : 파일 페이지 초기화
file_backed_initializer(): 파일 기반 메모리 구조체 초기화
file_backed_destroy(): 파일닫아서 페이지 파괴, 만약 메모리 내용이 수정되었다면 파일에 동기화 시켜야 함.

https://youtu.be/SQYio0aKbgM?si=pEs20cVY7vP-MxmG

드디어.. 파일 기반 메모리로 간다.
mmap과 munmap을 구현해야 함.

mmap은 마찬가지로 lazy한 방식으로 구현되고, 매핑된 파일이 백업 저장소 역할을 한다.
file.c에서 do_mmap과 do_munmmap을 구현하면 됨.

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