1. オペ―レーティングシステムの読み書き#3
2011/11/7
Nagoya geekbar

2. 今回は
user構造
proc構造

3. C言語の空間モデル
 Text
 命令列の格納領域
 Data
 非０で初期化されたデータ領域
 Bss
 0で初期化されたデータ領域
 Stack
 自動(auto)変数の格納領域
 関数呼び出し時のレジスタ退避域
注）スレッドは、まだ存在しないので対象外

4. 変数の宣言と空間配置
int i; // Bss
Int j = 1; // Data
main()
{
static int k = 1; // Data
int l = 1; // Stack
int m; // Stack
:
}

5. a.outと空間の関係 CPU
PC
a.out
header text
text data
data
exec(2) bss ・関数を呼
び出すと自
3076 /* read in first 8 bytes 動的に割り
3077 * of file for segment 当てる。
3078 * sizes:
・呼び出し
3079 * w0 = 407/410/411
3080 * w1 = text size からの復帰
3081 * w2 = data size に備えてレ
3082 * w3 = bss size stack ジスタの内
3083 */ 容を退避。

6. 割り込みが起こると……..
PSWのモードがカーネル
CPU
モードに変わり、空間が切り
PC
替わる。割り込みの種類に応
②
① じて、ベクターテーブルの値
がPCに書き込まれる
text ③ text
data data 割り込みの種類に応じて、ベ
クターテーブルの値がPCに
bss bss 書き込まれる
アプリケーション カーネル
stack stack

7. 空間の切り替え 1
CPU
PC
アプリケーション カーネル
PSW
00: カーネルモード
text 11: ユーザモード
text
data 11用 00用 data
APR0 APR0
APR1 APR1
bss APR2 APR2
bss
APR3 APR3
APR4 APR4
APR5 APR5
APR6 APR6 struct user
stack APR7 APR7
stack
I/Oレジスタ

8. 空間の切り替え 2
savu(u.u_rsav);
retu(rp->p_addr);
text
data
bss
user user user user user
IOレジスタ
text text text text text
data data data data data
bss bss bss bss bss
stack stack stack stack stack

9. Unixの空間モデル
 アプリとカーネルのアドレス域は分離
 仮想記憶サポートで少し変わるけど、v6の時点で
は完全に別空間
 各アプリケーションの空間は独立
 カーネルの空間は
 Text,Data,Bssは一部を除いて共有
 Stackはアプリ毎に個別
 Stackはstruct userのページの後半

10. PPDA - Per Processor Data Area
 OSを読み解く場合に最初に注目する構造
 プロセスなどの実行単位毎に割り当てる領域
 UNIXの場合はuserとproc

11. struct user
0413 struct user
0414 {
0415 int u_rsav[2]; /* save r5,r6 when exchanging stacks */
0416 int u_fsav[25]; /* save fp registers */
0417 /* rsav and fsav must be first in structure */
0418 char u_segflg; /* flag for IO; user or kernel space */
0419 char u_error; /* return error code */
0420 char u_uid; /* effective user id */
0421 char u_gid; /* effective group id */
0422 char u_ruid; /* real user id */
0423 char u_rgid; /* real group id */
0424 int u_procp; /* pointer to proc structure */

12. struct proc
0358 struct proc
0359 {
0360 char p_stat;
0361 char p_flag;
0362 char p_pri; /* priority, negative is high */
0363 char p_sig; /* signal number sent to this process */
0364 char p_uid; /* user id, used to direct tty signals */
0365 char p_time; /* resident time for scheduling */
0366 char p_cpu; /* cpu usage for scheduling */
0367 char p_nice; /* nice for scheduling */
0368 int p_ttyp; /* controlling tty */
0369 int p_pid; /* unique process id */
0370 int p_ppid; /* process id of parent */
0371 int p_addr; /* address of swappable image */
0372 int p_size; /* size of swappable image (*64 bytes) */
0373 int p_wchan; /* event process is awaiting */
0374 int *p_textp; /* pointer to text structure */
0376 } proc[NPROC];

13. おわり