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| 批处理
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| 特权级
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| user/bin
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有几个应用
| hello_world：
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bad_address：
| 访问一个非法的物理地址，测试批处理系统是否会被该错误影响
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| power：
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应用中
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| #[macro_use]
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| extern crate user_lib;
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| user/lib.rs
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| 定义_start
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3#[linkage = "weak"]
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| main是weak
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| 因而bin和这里虽然都有main
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| 但bin的会覆盖掉这个
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| 封装了一下syscall
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装成标准库
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| user/syscall
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ABI 或者系统调用
| 应用运行用户态U
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| ecall
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| 调用批处理系统提供的接口
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| 触发Environment call from U-mode 的异常
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| Trap 进入 S 模式
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执行批处理系统针对这个exception提供的服务程序
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| 用俩
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syscall
| rust内联汇编
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| 符合riscv要求
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| 以寄存器 a0~a2/x10-x12 来保存系统调用的参数
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| 寄存器 a7/x17 保存 syscall ID
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| 返回值通过寄存器 a0/x10 传递给局部变量 ret
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| os/src/link_app.S
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| cargo build时，os/build.rs生成
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| 第一个.section .data是一个64bit整数数组
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| align 3 8bytes/64bit对齐
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| quad表示8 bytes/64bit
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| 写入了数组长度3
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| 和3个app的起始地址
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| 第二个.section .data插入app们的bin
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| os/src/batch.rs
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| AppManager
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| app管理
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| lazy_static定义延迟初始化static
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| UPSafeCell，只允许一个内部可变引用
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| 找到link_app.S中提供的符号_num_app
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| 解析app数量，和开头address
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| load_app
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| fence.i
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| 清理i-cache
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| d-cache数据缓存
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cpu 访存
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| i-cache指令缓存
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cpu 取指令
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| 这里修改了cpu取指的内存区域，需要刷新i-cache
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| 清空app程序加载区
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| from_raw_parts_mut
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| 将APP_BASE_ADDRESS转为&mut [u8]
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长度APP_SIZE_LIMIT
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| 填零
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| 获取app的bin
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| from_raw_parts
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| 从start拿到end
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| 拷贝app.bin到target地址
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| dst是
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APP_BASE_ADDRESS开始
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长度app_src.len()
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| 特权级切换
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| S特权级
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Supervisor Mode
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os使用
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| CSR
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| Control and Status Register，控制与状态寄存器
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| U-Mode下大部分CSR不可直接操作
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Trap下CSR使用
| CSR 名
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该 CSR 与 Trap 相关的功能
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| sstatus
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SPP 等字段给出 Trap 发生之前 CPU 处在哪个特权级（S/U）等信息
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| sepc
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当 Trap 是一个异常的时候，记录 Trap 发生之前执行的最后一条指令的地址
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| scause
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描述 Trap 的原因
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| stval
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给出 Trap 附加信息
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| stvec
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控制 Trap 处理代码的入口地址
| 64 位的 CSR，在中断使能interrupt enable的情况下，保存了中断处理的入口地址
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| MODE 位于 [1:0]，长度为 2 bits；
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| BASE 位于 [63:2]，长度为 62 bits。
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| MODE = 0
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| stvec Direct 模式，
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| 进入 S 模式的 Trap 无论原因如何，
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| 处理 Trap 的入口地址都是 BASE<<2 ，
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| CPU 会跳转到这个地方进行异常处理。
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| sret
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| CPU 按照 sstatus 的 SPP 字段设置特权级 U 或者 S ；
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| CPU 跳转到 sepc 指向的那条instruction，然后继续执行。
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| app启动，初始化用户态context，切换到用户态执行app
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| app发起syscall，切换到os中处理
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| app出错，os杀死app并加载next app
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| app执行结束，os加载下一个app
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| trap
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从U进S的过程
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进入trap处理之前
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| 通过os的专用stack。保存原控制流reg状态
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| 全局变量形式在.bss段里
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| .bss应该负责存储全0初始化
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| objdump看了一下在.rodata里
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| ds说是llvm干的，认为const不可变，所以.rodata
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| 而且.rodata可以处理对齐要求，但.bss不能
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Q
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| KernelStack
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| UserStack
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| 获得stack top的address
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| stack向下增长（这个下有歧义，看图其实是向上，因为高地址在下面，向上就是向低地址增长）
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| 有图three-piece，所以是x86的情况
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| 所以stack top是data开始地址+USER_STACK_SIZE
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| 每次sp-8
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| self.data.as_ptr() as usize + USER_STACK_SIZE
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| 换stack
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硬件会
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| sstatus
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SPP 字段会被修改为 CPU 当前的特权级（U/S）。
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| sepc
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被修改为 Trap 处理完成后默认会执行的下一条instruction的address。
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| scause/stval
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分别会被修改成这次 Trap 的原因以及相关的附加信息。
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| stvec
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CPU 会跳转到stvec所设置的 Trap 处理entry address，
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| 将当前特权级设置为 S ，
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| 然后从Trap 处理入口地址处开始执行。
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完成trap，sret
| CPU 按照 sstatus 的 SPP 字段设置特权级 U 或者 S ；
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| CPU 跳转到 sepc 指向的那条instruction，然后继续执行。
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trap上下文结构体
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| 包含所有reg,x0~x31
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| +sstatus, spec
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| x0
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硬编码0，不会变化
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| x4/tp
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除非手动出于特殊原因使用，一般不会用，无需保存
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| csr部分
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进入trap立即覆盖掉 scause/stval/sstatus/sepc 全部或者部分
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scause/stval 在 Trap 处理的第一时间就被使用或者是在其他地方保存下来了，因此它没有被修改并造成不良影响的风险。
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sstatus/sepc 在 Trap 处理的全程有意义（在 Trap 控制流最后 sret 的时候还用到了它们），而且确实会出现 Trap 嵌套的情况使得它们的值被覆盖掉。
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trap保存和恢复过程
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| stvec::write
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设置Direct mode
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指向__alltraps的address
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src/trop/trap.S
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| __alltraps
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| 将trap context保存到os stack上
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| 跳转到使用rust编写的trap_handler
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| align 2^2 4bytes对齐，risc-v特权级规范要求
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交换sscratch和sp
| 现在sp指向os stack
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| sscratch指向user stack
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| addi sp, sp, -34*8
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预分配-38*8字节stack frame
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| 使用sd保存x1,x3,x5-x27
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| 使用了类似循环宏SAVE_GP来保存大头
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| 在 trap.S 开头加上 .altmacro 才能正常使用 .rept 命令
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| 跳过x0,x4/tp,x2/sp
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| 因为sp现在指向os stack
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| 保存sp对于时候恢复到U-Mode没有意义
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| sstatus给t0/x5
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| sepc给t1/x6
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| 继续保存到 os stack
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| sscratch保存到t2/x7
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这玩意儿现在是U-Mode的sp
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| 继续保存
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| sp/x2给a0/x10
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根据riscv调用规范，trap_handler的第一个参数是a0/x10
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trap_handler需要应用程序传来的syscall ID和对应参数
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由于这些reg的value可能被修改
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所以不能让trap_handler直接reg value
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因而使用stack保存的值
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| ====指令记录====
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| addi
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rd, rs1, imm
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rs1+立即数imm保存进rd
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例子
| addi sp, sp, -34*8
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| sp分配38*8字节，因为向下增长，所以-
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| sd
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rs2, offset(rs1)
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将rs2 reg数据存储到指定内存地址offset(rs1)
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就是rs1+offset的内存地址
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例子
| sd x1, 1*8(sp)
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x1存入sp + 8的内存地址
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| mv
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rd, rs
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伪指令，实际是addi实现
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将rs的值复制给rd
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例子
| mv a0, sp
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| 将sp/x2的值复制给a0/x10
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| TODO
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| riscv
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| 已记录
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| csrr
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| csrrw
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| __restore
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| trap_handler返回后调用
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| 保存在os stack上的trap context 恢复reg
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| 通过sret回到U继续执行保存在sepc里的下一条instruction
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| sp在__restore作用不同的时候，有可能会改变
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| 所以先从a0读入sp
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| sp目前指向os stack
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| ld从stack top的trap context恢复csr和reg注意顺序
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| 回收trap context占用stack内存
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addi sp, sp, 34*8
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| 交换sscratch和sp
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| sp指向U-Mode stack
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| sscratch指向S-Mode stack
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| sret回到U-Mode继续运行sepc里的下一条instruction
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| trap/mod.rs
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| syscall/mod.rs
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| syscall/fs.rs
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| 处理trap_handler
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cx原样返回，因而a0的值一直是os stack top
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传入的sp的值
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根据scause保存的trap原因进行处理
| 发现trap来自U 特权级的 Environment Call
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| 就是syscall
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| 因为这个是通过ecall instruction触发的syscall
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| ecall调用后sepc会设置为ecall instruction所在的address
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| 为了从ecall的下一条instruction开始执行
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| +4
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| __restore在sret后会从+4的sepc开始执行
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| cx.x[10] = syscall(cx.x[17], [cx.x[10], cx.x[11], cx.x[12]]) as usize;
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| a0会变化，这里的a0是cx上下文中，也就是os stack里保存的a0的值，并不是当前reg a0会发生变化
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| 从trap context取出
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| syscall ID，a7/x17
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| syscall三个参数，a0~a2/x10-x12
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| 传给syscall
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| 处理其他错误--
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| 调用sys_call
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只调用
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| sys_write/sys_exit
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比较直观
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| next_app
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| 应用结束或出错，进入下一个
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| load下一个app, copy到0x80400000
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load_app
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| 跳转到应用程序入口点 0x80400000；
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设置sepc
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| 将stack切换到User-Mode
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走__restore流程
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| 恢复sscratch指向os stack
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| 从S-Mode切换到U-Mode
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设置sstatus
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os stack上压入一个为启动app特殊构造的trap context
| TrapContext
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| sstatus的SPP设置为User
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| sepc修改为app入口点entry
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| sp寄存器为设定的一个stack pointer
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再复用__restore
| 17 __restore(KERNEL_STACK.push_context(TrapContext::app_init_context(
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| 18 APP_BASE_ADDRESS,
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| 19 USER_STACK.get_sp(),
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| 20 )) as *const _ as usize);
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| 使用push_context在os上压入一个trap context，
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| 作为__restore的参数
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| 因为sp <- a0将参数给到sp，在__restore里sp保存的是os stack top
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Generated
2025-05-05 04:17:35 +0000
25bcfca-dirty
2025-05-04 14:47:56 +0000