pintos-Memory Mapped Files 구현

Memory Mapped Files(File Backed mapping)

💡목표
메모리 매핑된 페이지를 구현
anonymous page와는 달리 메모리 매핑 페이지는 파일 백업 매핑을 진행

*관련 이론 정리
페이지 폴트가 일어나면 바로 물리 프레임이 할당되고 물리 프레임에 데이터가 복사되는데,
DMA 방식으로 디스크에서 파일을 읽어와서 복사한다.

• mmap() 방식

  파일 디스크럽터(fd)로 열린 파일을 오프셋(offset)부터 시작해서 길이(length) 만큼의 바이트를 프로세스의 가상주소 공간에 주어진 주소(addr)부터 매핑한다.

• munmap() 방식

  주어진 주소 범위 addr에 대한 매핑을 해제한다. 이때 매핑된 파일 또는 메모리 영역을 사용하지 않을 때 이 함수를 호출한다.

• DMA 방식

1. mmap and munmap

1-1. void *mmap (void *addr, size_t length, int writable, int fd, off_t offset);

이 함수에서는 인자들을 검증해주고 do_mmap()에서 실질적인 mmap을 수행

• 검증할때 고려해줄 사항

(1) addr가 없는 경우
(2) addr가 page-aligned 되지 않은 경우
(3) offset이 page-aligned되지 않은 경우
(4) addr가 user 영역이 아닌 경우
(5) addr + length가 user 영역이 아닌 경우
(addr부터 파일의 내용을 매핑해나가면 마지막 주소는 addr+length가 되는데, 이 주소도 user 영역 안에 존재해야 한다.)
(6) addr에 할당된 페이지가 이미 존재하는 경우
(7) fd에 해당하는 file이 없는 경우
(8) file의 길이가 0이거나 0보다 작은 경우

1-2. void* do_mmap (void *addr, size_t length, int writable, struct file *file, off_t offset);

load_segment() 함수와 유사하게 구성, 이때 다른 점은 vm_file로 initializer 해준다는 점이다.

load_segment()와 비슷하게 유저 프로세스가 접근하여 페이지 폴트가 일어나면 vm_alloc_page_with_initializer->uninit_new()->uninit_initialize-> file_initializer->lazy_load_segment() 과정을 실행하게 되어 물리 프레임에 복사하게 된다.

2-1. void munmap (void *addr);

return do_munmap을 호출해주면 된다.

2-2. void do_munmap (void *addr)

mmap에서 연결했던 물리 프레임과의 연결을 끊는 함수이다.

spt에 저장된 page들 중 해당하는 page를 찾고 destory() 함수를 이용해 page와 물리메모리 간의 매핑을 해제한다.

system call 수정

munmap과 mmap을 실행 해주기 위해서는 system call handler에 설정 해주어야 한다.

Unmapping 추가 함수

1. bool file_backed_initializer(struct page *page, enum vm_type type, void *kva)

   매핑된 파일의 정보를 저장하는 함수로 매핑을 해제할때 해당하는 파일을 찾기 위해 올바른 정보를 저장해야 하므로 이 함수를 사용한다.

2. file_backed_destroy(struct page *page)

   매핑이 해제되어야 하므로 수정사항을 파일에 반영하고 가상 페이지 목록에서 페이지와 물리 메모리와의 매핑을 제거한다.

💡 이때 알아두어야 할 점은 pml4_clear_page 함수가 page 자체를 삭제시키는 함수가 아니라 페이지의 리소스를 초기화시킨다는 것에 초점을 두어야 한다.

이와 관련된 오류 보러가기 -> 블루클럽 1팀

3. bool supplemental_page_table_copy(struct supplemental_page_table *dst UNUSED,struct supplemental_page_table *src UNUSED)

   자식 페이지가 부모의프레임과 매핑되도록 분기를 추가해야 한다.
   이때 "src"로부터 "dst"로 보조 페이지 테이블을 복사하는 작업을 하는데 이때 src는 복사할 대상이 되는 보조 페이지 테이블,dst는 복사된 결과가 저장될 보조 페이지 테이블

이 함수에서 type==VM_FILE일때 table 복제를 해주는 경우를 구현해주어야 한다. 이때 load_segment()에서 정보를 저장하는 구조체 코드와 비슷하게 구성하고 page가 할당되어 있는 page인지 확인한다. 그 후 file_backed_initializer()함수를 이용해 초기화해주고 page를 frame->kva에 넣어준다.