山東大學操作系統課設lab7

• 實驗七 虛擬內存(lab7)
• • 實驗目的
  • 實驗環境
  • 實驗思路
  • 關鍵源代碼注釋以及程序說明
  • 調試記錄

實驗七 虛擬內存(lab7)

實驗目的

在未實現虛擬內存管理之前，Nachos在運行一個用戶進程的時候，需要將程序運行所需所有內存空間一次性分配。虛擬內存實現將突破物理內存限制。本實驗核心任務為根據理論學習中涉及的兌換技術，設計并實現用戶空間的虛擬內存管理。

實驗環境

虛擬機下Ubuntu Linux 16.04 LTS系統，nachos-3.4內核管理模塊和MIPS CPU軟件模擬模塊，代碼在lab7文件夾下面實現。

實驗思路

我已經完全忘記了大二下學期學的虛擬內存是什么了，連概念都不記得，去查了一下才記起來和虛擬內存相對應的是物理內存。看了這個網頁，https://blog.csdn.net/qq_40840459/article/details/81054164
大概知道物理內存是平時我們理解的內存，就是一般都會從硬盤里把數據拿進來用，因為內存速度比硬盤快很多。但是有時候內存不夠用，就要用上硬盤，所以虛擬內存其實是占用硬盤中的空間，不過是和真正內存對應起來的，有建立索引，每次不夠用了，就可以把現有的這些換出去放到硬盤里先存著，把想要的page換進來。這樣換來換去，反反復復，就很少的內存空間可以對應很多的硬盤空間，相當于有很多虛擬內存可以使。我差不多是這樣理解。
有一個很重要的步驟是交換。在發生缺頁錯誤時，才需要交換。因為內存中可能會存在大量我們不常訪問的數據占空間，真正的內存不夠用的時候，需要把物理內存通過虛擬地址當成內存換進來。就其實內存能容納的地方并沒有變多，也沒有變少，只是因為可以交換，所以可以把舊的換出去，新的換進來，就可以認為我們多了很多虛擬內存。

關鍵源代碼注釋以及程序說明

本實驗思路來自如下網頁：
https://wenku.baidu.com/view/9383d57a5acfa1c7aa00ccd6.html
主要是看machine文件夾里的translate.h和translate.cc吧，這應該就是如何去物理內存里找頁的方法。有虛擬內存、物理內存這樣的屬性。
初始如下：

需進行修改：
添加一種類型PageType，包括該頁中代碼、初始化數據、未初始化數據、用戶棧。
新定義了兩個屬性，一個是該頁在文件中塊偏移量inFileAddr，一個是當前頁存儲的數據類型type。

在lab6里有在progtest.cc聲明過一個BitMap類，用來記錄內存中物理頁的分配情況。之前是為了多用戶并行，才需要設置全局變量來控制程序。這里的交換頁同樣是全局問題，故也需要在progtest.cc里聲明一個全局變量BitMap。以下是lab6的變量設置:

將userprog文件夾里的文件拷貝到lab7中，添加新變量，SwapBitMap和SwapFile。

在AddrSpace里添加4個私有屬性，
保存指向用戶文件的指針OpenFile；
當下正在執行的用戶文件的NoffHeader;
頁置換用FIFO算法，添加virtualMem數組和p_vm指針，virtualMem存儲的是按進入內存的先后順序排列的當前占用內存空間的虛頁，p_vm指針指向數組中當前將要被換出的那個位置。

在addrspace.h和addrspace.cc中添加方法

調試記錄

可以看出，我的96行是空行，怎么會報錯呢？
忘記make了。
報錯，是中間有一個void和方法名沒有空格。語法錯誤。
修改sort.c里的數組長度，避免打印過多，初始值是1024。

重新對test進行編譯
再對lab7-8編譯
結果正確。

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總結

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