MIT 6.828 - 3. Lab 03: Allocator for xv6

目錄

• 實驗總結
• 0. 實驗准備
• 1. file.c
• 2. buddy.c

實驗總結

1. 本次實驗用時約兩個小時，修改了 xv6 中大量惡臭代碼。

測試結果：

$ make grade
alloctest:
OK (7.2s)
alloctest:
OK (5.8s) 
usertests:
OK (84.3s)
Score: 100/100

0. 實驗准備

實驗指導鏈接

上來直接：

$ cd xv6-riscv-fall19
$ git checkout alloc

實驗分為兩個子任務：

1. 給 xv6 的 vfs 加上 malloc（之前是靜態內存池）
2. 修改 xv6 的 buddy allocator，通過維護一對 buddy 的 B1_is_free XOR B2_is_free 這個占用狀態，節約了 ~1M 內存。

感覺是重在閱讀和理解 xv6 代碼，這兩個 lab 代碼量都很小。

1. file.c

把 filealloc() 中遍歷 ftable.file 的代碼和 fileclose() 相應的釋放代碼替換為 bd_malloc() 即可。

我的修改

2. buddy.c

這個 buddy allocator 中維護了兩個 bitset ，一個存是否分裂 bd_sizes[k].split，另一個存是否已占用 bd_sizes[k].alloc。 只需要不斷查找 bit_* 這組工具函數出現的位置然后替換成相應的實現即可。

重難點不在於動態 malloc/free 的部分，實際上這些代碼很好改。關鍵在於 bd_initfree() 和 bd_initfree_pair() 部分。

因為 buddy allocator 管理內存的同時需要在內存區域頭部放一些 metadata，且內核提供內存區域的長度也很可能不是對其 2^k 次方的，故需要把一些區域 mark 為 allocated 。同時這些區域對應的 buddy 可能需要被加入 free_list （bd_initfree()/bd_initfree_pair() 用來完成此工作）

根據 bd_init() 中代碼：

  // done allocating; mark the memory range [base, p) as allocated, so
  // that buddy will not hand out that memory.
  int meta = bd_mark_data_structures(p);
  
  // mark the unavailable memory range [end, HEAP_SIZE) as allocated,
  // so that buddy will not hand out that memory.
  int unavailable = bd_mark_unavailable(end, p);
  void *bd_end = bd_base+BLK_SIZE(MAXSIZE)-unavailable;
  
  // initialize free lists for each size k
  int free = bd_initfree(p, bd_end, p, end);

這些不可用內存對應的內存區間為 [begin, p) 和 [end, HEAP_SIZE)。在 bd_initfree_pair() 中特判這些內存范圍，就可以把他們的 buddy 識別出來，而無需查找 bd_sizes[k].alloc 。

我的修改