xv6 の変更点 - Game Lab -PukiWiki-

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xv6 へ行く。
* アドバンスドソフトウェア2015ソース読み会 xv6 [#o4824fd9]

xv6 を読めるようにした vagrant box があるのでそれを使います。
中身は Ubuntu 14.04 です

** box のダウンロード [#h027ef8e]
- vagrant box add xv6 http://ie.u-ryukyu.ac.jp/vagrant/xv6-64.box

でダウンロードします。

** VM の起動 [#cf7bada1]
- vagrant init xv6
- vagrant up

で起動します。

** VM への ssh [#pcba414b]
- vagrant ssh

で接続します。

** VM の内部構成 [#s7c78d26]
ホームディレクトリに xv6 と xv6-64 があります

- xv6 : 本家MIT のリポジトリ。32bit版
- xv6-64 : swetland さんによる 64bit版 (https://github.com/swetland/xv6)

両方とも動きますが今回は xv6-64 を使います。

** xv6 の起動 [#za31a8d5]
- make qemu-nox

で起動します。

- make qemu-nox-gdb

で gdb attach 待ちで起動します。
xv6 は単体で終了できないのでqemuを落とすことで終了します。(C-a x で qemu 終了)

** gdb の attach [#z41ce492]
xv6 は gdb 用の .gdbinit を自動で生成するようになっています。

ただ、 gdb は boot process の 16 -> 32 -> 64 bit の切り替えに対応していないので、切り替え次第違う gdb を用意して attach します。

- gdb-multiarch -x .gdbinit64

とすると attach できます。これは16 -> 32 用の設定です。

attach している間にもう一つ

- gdb-multiarch -x .gdbinit64-2

として 64 bit 用の gdb を上げます。

64 bit 用の gdb を上げたら 32bit 用の gdb で

- continue

します。そうすると32bit用gdbが panic するので終了します。

32bit用gdb を終了すると 64bit用gdb がattachされているはずです。

なお、64bit用gdb の attach に失敗することが結構あります。

その時は64bit用gdbを落として $ gdb-multiarch -x .gdbinit64-2 をもう一度やると繋がります。

64bit用gdbが attach できればあとは main などに break をかけて読めます。


* boot process (16 -> 32) [#zfc7bceb]
まずは頭から読むことに
- ブートは kernel/bootasm.S から始まります。
- Intel CPU は 16bit mode(real-address mode) で始まるので、16bit の命令になってます。
- アセンブラも .code16 で始まってます。
- cli して ds,es, ss を zero fill してます。
- その後に inb/outb で A20 を有効化。
- 0xd1 と 0xdf を書き込んでます。
- 0xd1 はこれから命令を書くよ、って命令で、0xdf は A20 を有効化します。
- http://www.win.tue.nl/~aeb/linux/kbd/scancodes-11.html
- http://wiki.osdev.org/%228042%22_PS/2_Controller
- lgdt で gdt をセット
- gdt は global description table で address space の prefix table みたいなもんみたいです
- gdt を切り替えることで仮想アドレスとかbitの拡張とかもするとか。
- gdt 周りの図は Manual の Figure 2-2. System-Level Registers and Data Structures in IA-32e Mode とかです
- http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html
- 最後に cr0 の PE を立てます。
- これで Protected mode に入ります。
- Protected mode は i386 の 32bit mode の名前です。
- 16 から 32 に移る手順はマニュアルの Section 9-9 Mode Switcing に書かれてます。


* boot process (32 -> 64) [#a97b4b92]
- protected mode に入ったので 32bit 命令(.code32)
- Register を初期化して call bootmain
- bootmain は kernal/bootmain.c
- bootmain は readseg して entry を取ってきてそれを実行する。
- readseg は 0x10000 に命令を展開する
- entry には header があって 0x1BADB002 ってマジックナンバーで識別してます
- entry本体は kernel/entry64.S にあります
- entry64 では page table を初期化してます
- CR4.PAE を立てて memory space を 64bit に
- EFER.LME を立てて 64bit命令に変更して
- entry64low へ ljmp
- これで64bit mode。ここから main に入ります


* main [#s1f39871]
- 基本的には初期化
- 全部読んだ訳じゃないので読んだところだけ
- uartearlyinit
-- uart って chip の初期化。
-- console かな
- kinit1
-- kernel 用のメモリの確保
-- memory 管理用の lock を作って freerange
-- freerange は kfree する
-- kfree したメモリ空間を list で確保
- kvmalloc
-- kernel 用の page table を作る
- acpiinit
-- acpi ってもので hardware information を取ってくるみたいです
-- 具体的には CPU の数
-- CPU が複数あれば mpinit も呼ぶ
- seginit
-- gdt とかの設定
- pinit
-- process table 用の lock を作っておわり

* syscall [#b3ad03a8]
次に syscall を読もうということに
- kernel/syscall.c にあります
- syscall table は include/syscall.h にあります
- syscall は trap から呼ばれるみたいですね
- trap は alltraps から呼ばれます
- alltraps は kernel/alltraps.S にあって trap vector を設定してます

* sys_wait [#h91f31d9]
具体的な syscall としてまずは sys_wait
- 本体は kernel/proc.c の wait()
- ptable を lock
- 子プロセスが残ってないかチェックして
- sleep()
- sleep は proc の state を SLEEPING にして sched()
- sched は interuppt が enable かどうかチェックして swtch() 
- swtch は stack pointer を切り替えます
- これで実行されるプロセスが切り替えられる

* scheduler [#l33d5ffb]
sched を読んだので scheduler 本体を読む
- scheduler() は kernel/proc.c
- proc って変数があってこれは per CPU variable
- gcc では __thread が付いた thread local storage 
- https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.1/gcc/Thread-Local.html
- 内部的には fs って CPU ごとに違う値を持った register をかますみたいです
- scheduler は ptable を見て RUNNABLE なものに swtch
- swtch するまえに swtchuvm で user virtual memory を切り替えてます

* sys_fork [#g44de6f4]
あと1つくらい syscall を読もう、ということで fork
- fork() は kernel/proc.c
- allocproc で ptable の空きを取ってきて
- copyuvm で memory をcopy
- copy on write はたぶんしてない

** x86のdebug [#pb5f4f70]

qemu

- /mnt/dalmore-home/one/src/xv6-rpi/src
- 最初にqemuを予め立ち上げる
- CtrlA-Xで脱出

- cd /mnt/dalmore-home/one/src/xv6-rpi/src
- /net/open/Linux/arm/gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major/bin/arm-none-eabi-gdb kernel.elf
- 最初にqemuを予め立ち上げる
- (gdb) b _start
- (gdb) target remote :1234
- qemu再起動

 make clean;make -f makefile-armclang qemu-debug

* ソフトウェアシステム論xv6読み会 [#ke01638f]
- 1周目( http://www.cr.ie.u-ryukyu.ac.jp/~game/pukiwiki/index.php?plugin=attach&pcmd=open&file=Xv6_read20180416.pdf&refer=xv6 )