Speed up systems calls

题目要求：为了加速某些系统调用，可以让用户空间和内核空间共享一片只读的物理内存空间，并放在TRAPFRAME下面

根据题目意思就是放在红框这里

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首先需要在proc.h文件中的proc结构体添加一个成员：

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struct proc {
    struct spinlock lock;
    // p->lock must be held when using these:
    enum procstate state;  // Process state
    void *chan;            // If non-zero, sleeping on chan
    int killed;            // If non-zero, have been killed
    int xstate;            // Exit status to be returned to parent's wait
    int pid;               // Process ID

    // wait_lock must be held when using this:
    struct proc *parent;  // Parent process

    // these are private to the process, so p->lock need not be held.
    uint64 kstack;                  // Virtual address of kernel stack
    uint64 sz;                      // Size of process memory (bytes)
    pagetable_t pagetable;          // User page table
    struct trapframe *trapframe;    // data page for trampoline.S
    struct context context;         // swtch() here to run process
    struct file *ofile[NOFILE];     // Open files
    struct inode *cwd;              // Current directory
    char name[16];                  // Process name (debugging)
    struct usyscall *usyscallpage;  // 共享内存页
};

然后在proc.c的函数allocproc多分配一个额外的物理页面，并且存放进程的pid，建议是放在trapframe代码的下面：

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// 分配一个user调用的页
if ((p->usyscallpage = (struct usyscall *)kalloc()) == 0) {
    freeproc(p);
    release(&p->lock);
    return 0;
}
p->usyscallpage->pid = p->pid;

并且需要在proc_pagetable函数中完成物理地址和虚拟地址的映射，也建议放在trampoline下面：

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if (mappages(pagetable, USYSCALL, PGSIZE, (uint64)(p->usyscallpage), PTE_R | PTE_U) < 0) {
    uvmunmap(pagetable, TRAMPOLINE, 1, 0);
    uvmunmap(pagetable, TRAPFRAME, 1, 0);
    uvmfree(pagetable, 0);
    return 0;
}

最后就需要在进程释放函数freeproc中释放掉这个页面：

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if (p->usyscallpage)
    kfree((void *)p->usyscallpage);
p->usyscallpage = 0;

最最最后一步就是解除映射在proc_freepagetable函数中：

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uvmunmap(pagetable, USYSCALL, 1, 0);

至此第一个任务算是对大功告成了，其实我觉得这部分还挺麻烦的，而且还没怎么给提示，不知道为啥标记了个简单，我觉得第三个比这个容易写多了。。。

Print a page table

题目要求：设计一个函数打印页表

这部分就毕竟简单了，一个dfs就搞定了。

根据题目要求完成vm.c文件中的vmprint函数，为了方便遍历，我还定义了一个dfs，如下：

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void dfs(pagetable_t pagetable, int level) {
    for (int i = 0; i < 512; i++) {
        pte_t pte = pagetable[i];
        if (pte & PTE_V) {
            for (int j = level; j <= 2; j++) {
                printf(" ..");
            }
            printf("%d: pte %p pa %p\n", i, pte, PTE2PA(pte));
            if (level != 0) {
                uint64 child = PTE2PA(pte);
                dfs((pagetable_t)child, level - 1);
            }
        }
    }
}
void vmprint(pagetable_t pagetable) {
    printf("page table %p\n", pagetable);
    dfs(pagetable, 2);
}

然后需要在defs.h中声明一个这个函数

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void    vmprint(pagetable_t);

至此第二个任务也完成了

Detecting which pages have been accessed

题目要求：给页表添加一位用于标记是否被访问，并实现sys_pgaccess系统调用

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通过查阅上图发现，访问位是6，因此先在riscv/h文件中定义一个宏

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#define PTE_A (1L << 6)  // access bit

然后在sysproc.c文件中实现该系统调用，通过查看pgaccess_test函数发现，需要传入三个参数，首先调用argaddr和argint获取到系统调用的三个参数，然后调用walk函数得到每个需要确认的每个0级页表PTE，判断页面标志来确认是否被访问，最后不要忘记将页面的PTE_A标志清0：

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int sys_pgaccess(void) {
    // lab pgtbl: your code here.
    uint64 addr, va;
    int len;
    uint64 mask = 0;
    argaddr(0, &addr);
    argint(1, &len);
    argaddr(2, &va);
    struct proc *p = myproc();
    for(int i = 0; i < len; i++) {
        pte_t *pte = walk(p->pagetable, addr + i * PGSIZE, 0);
        if(*pte & PTE_A) {
            mask |= 1 << i;
            *pte &= ~PTE_A; // 将访问位清零
        }
    }
    if(copyout(p->pagetable, va, (char *)&mask, sizeof(mask)) < 0)
        return -1;
    return 0;
}

最后第三个任务也大功告成

测试结果

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