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Problem4: Virtual Memory

Problem4: Virtual Memory. HJC jinchenhan@fudan.edu.cn. 知识点. VM hierarchy COW 4 小 问. 错误分析. VM 机制不清晰 地址计算错误，图中 PTE 位 置标错 第二题或第四题出现诸如 10240 或 20480 这种答案，是对 PF 的理解有误，切记所有的 page fault 都是以一个 page 为单位触发的 (protect fault 实际上也是一种 page fault). 1. 补完程序. 比较简单，不做解释了，可以参见 CSAPP 第 728-729 页

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Presentation Transcript

  1. Problem4: Virtual Memory HJC jinchenhan@fudan.edu.cn

  2. 知识点 • VM hierarchy • COW • 4小问

  3. 错误分析 • VM机制不清晰 • 地址计算错误，图中PTE位置标错 • 第二题或第四题出现诸如10240或20480这种答案，是对PF的理解有误，切记所有的page fault都是以一个page为单位触发的(protect fault实际上也是一种page fault)

  4. 1. 补完程序 • 比较简单，不做解释了，可以参见CSAPP第728-729页 • 第[1]&[4]空，写成运算结果算对 • 第[3]空只写MAP_SHARED算对 • 第[6]空只写MAP_PRIVATE算对

  5. 2&3. PF个数及B处PT图 • 数组长度每个10240，所占空间10240*4，也就是10*2^12 bytes，即10个页 • sarr地址0xb77fa000 ~ 0xb7803fff • larr地址0xb77f0000 ~ 0xb77f9fff • 二级页表，PD和PT的index见下页图

  6. 2&3. PF个数及B处PT图(cont.) • 地址运算结果

  7. 2&3. PF个数及B处PT图(cont.) • mmap之前pt图如下 • 根据题目表述，无数字白色方块均表示空白的PTE或PDE

  8. 2&3. PF个数及B处PT图(cont.) • B处pt图如下

  9. 2&3. PF个数及B处PT图(cont.) • 两个数组共占用了20个页表，根据刚才对数组开始、结束地址的计算，这20个页表所对应的PTE均应处于fill状态 • 此外，从(2DE,000)之后的4个页表，与之前的地址的PDE不同，而2DE这个PDE之前是空的，所以需要新创建一个新的PT

  10. 2&3. PF个数及B处PT图(cont.) • 从(2DD,3F0)到(2DE,003)这20个PTE所对应的物理页表是之前不存在，在A-B程序段的初始化中才创建出来的，所以在每个页表第一次写入的时候会触发PF，一共20个 • PDE 2DE所指向的PT之前不存在，A-B段代码执行完后被创建出来，第一次写入该PT的时候触发PF，一共1个 • A-B段代码共触发PF 21个

  11. 4. COW个数 • sarr不触发COW，只有对larr的10个页表的写操作会触发COW • 父进程+子进程分别对自己的larr进行了修改，共有20次COW的PF • 父进程写某个被置了COW的页表，触发PF之后，子进程再次对该页进行写入依然会触发PF！(CSAPP P726)

  12. 4. COW个数(cont.) • PF的处理过程是，当发现一个PF是因为COW而触发的时候，首先检查当前这个物理页的引用数，如果超过1（对应父进程的情况），那么给当前进程新分配一个物理页，修改PTE，重新执行触发PF的指令；如果恰为1（对应子进程的情况），也就是当前进程是该物理页唯一拥有者，则不会新分配物理页，而是直接修改PTE，重新执行触发PF的指令。

  13. 谢谢 • 如果还有哪里讲解的不清楚，或是还有什么疑问，欢迎发邮件与我讨论 • 祝大家新年快乐

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