课堂练习4.4：页式虚存

第1关：版本 0 内核的第一次缺页页故障

本关任务：

分析版本 0 内核的第一次缺页页故障，回答下列问题：

1.该页故障由几号进程引发？

2.在该故障发生前，该进程执行的最后一个可执行文件是什么？该可执行文件的第 2 块（每块 1KB ）的头 16 字节的内容是什么？

3.引发该页故障的线性地址是什么？该进程的代码段起始地址是多少？

4.该页故障处理前，该线性地址对应的页目录项的地址和值分别是什么？

5.该页故障处理时，申请到的空闲页帧的起始地址是什么？该页帧的头 16 字节的内容是什么？

6.该页故障处理过程中、读入硬盘数据后，上述页帧的头 16 字节的内容是什么？

7.该页故障处理过程中、修改对应的页表项后，上述线性地址对应的页表项的值是什么？

启动gdb调试在do_execve函数设置断点，并跳到断点处

可以看到是页故障是2号进程引发，最后一个执行文件是/bin/sh

在bochsdbg模式下，使用hexdump /bin/sh | less命令，查看/bin/sh文件的第二块的头16字节的内容

启动gdb，将断点打到do_no_page函数并跟踪

查看引发该页故障的线性地址和该进程的代码段起始地址

查看该线性地址对应的页目录项的地址和值,可以看到地址为0x80，对应的值是0x0

然后在do_no_page函数内部的分配空闲页帧（381行），读入数据（387行），修改页表项（394行）三处分别设置断点，以跟踪页故障的处理过程

先执行分配空闲页帧的语句（381行），即可查看分配到的空闲页帧的起始地址，再查看该页帧的头16字节内容。可以看到此时页帧的头16字节全为00

执行读入数据的语句（387行），再查看页帧的头16字节内容

再执行修改页表项的语句（394行），重新查看上述线性地址对应的页表项的值

最终答案：

1.该页故障由几号进程引发？**(2)**

2.在该故障发生前，该进程执行的最后一个可执行文件是什么？**(/bin/sh)该可执行文件的第2块（每块1KB）的头16字节的内容是什么？(8b 44 24 08 a3 00 f0 02 00 e8 26 01 00 00 6a 00)**

头16字节的内容按照(00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00)这种格式填写。

3.引发该页故障的线性地址是什么？**(0x8000000)该进程的代码段起始地址是多少？(0x8000000)**

4.该页故障处理前，该线性地址对应的页目录项的地址和值分别是什么？**(0x80)(0x0)**

5.该页故障处理时，申请到的空闲页帧的起始地址是什么？**(0xffa000)该页帧的头16字节的内容是什么？(00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00)**

6.该页故障处理过程中、读入硬盘数据后，上述页帧的头16字节的内容是什么？**(8b 44 24 08 a3 00 f0 02 00 e8 26 01 00 00 6a 00)**

7.该页故障处理过程中、修改对应的页表项后，上述线性地址对应的页表项的值是什么？**(0xffa007)**

第2关：第一次使用零页的缺页页故障

本关任务

回答问题：在版本 0 内核中处理第一次使用零页的缺页页故障时：

1.该页故障由几号进程引发？

2.在该故障发生前，该进程执行的最后一个可执行文件是什么？该可执行文件的未初始化数据段（ BSS ）的起始虚拟地址（ VMA ）是什么？

3.引发该页故障的线性地址是什么？

4.该页故障处理前，该线性地址对应的页表项的地址和值分别是什么？

5.该页故障处理后，上述线性地址对应的页表项的值是什么？该线性地址被映射到的零页（新页帧）的起始地址是什么？

6.该新页帧的头 16 个字节是什么？

启动gdb，查看该故障发生前进程执行的最后一个可执行文件

文件名为/bin/sh

退出gdb调试，用./run启动bochs虚拟机，把文件/bin/sh拷入Ubuntu容器

关闭虚拟机（记得点击Yes）

切换到~/os/linux-0.11-lab目录后在命令行用objdump命令查看sh的未初始数据段（BSS）的起始虚拟地址（VMA） objdump -dlx b/sh | less

再次启动gdb调试，在函数do_no_page处设置断点并跳转，再在其内部分配零页的语句（376行）处设置断点并跳转

然后一直continue，直到第一次跳到376行的断点处，说明即将处理第一次使用零页的缺页页故障

同时可以看到是2号进程

再查看引发该页故障的线性地址

要查看该线性地址对应的页表项的地址和值，可以使用下面这种方法

可以看到地址是0xff70c8，值为0x0

但如果你是这样做的，那恭喜你又要浪费半小时时间！因为这样做会通过不了…

必须使用下面这种方式

先访问第32号页目录项获取对应页表的首地址（注意去掉低12位的偏移量），再查找页表的第50项获取对应页表项的地址和值

然后执行分配零页的语句，即跳到页故障刚处理后，重新查看对应页表项的值

可以看到，对应页表项的值变成了0x00ff2007

将其去掉低12位的偏移量，即为该线性地址被映射到的零页（新页帧）的起始地址0x00ff2000

查看其头16个字节：

最终答案：

1.该页故障由几号进程引发？**(2)**

2.在该故障发生前，该进程执行的最后一个可执行文件是什么？**(/bin/sh)该可执行文件的未初始化数据段（BSS）的起始虚拟地址（VMA）是什么？(0x32000)**

3.引发该页故障的线性地址是什么？**(0x8032000)**

4.该页故障处理前，该线性地址对应的页表项的地址和值分别是什么？**(0xff70c8)(0x0)**

5.该页故障处理后，上述线性地址对应的页表项的值是什么？**(0xff2007)该线性地址被映射到的零页（新页帧）的起始地址是什么？(0xff2000)**

6.该新页帧的头 16 个字节是什么？**(00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00)**

头 16 个字节按照(00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00)