多道程序放置与加载

多道程序放置

在第二章中，内核让所有应用都共享同一个固定的起始地址。 正因如此，内存中同时最多只能驻留一个应用，

要一次加载运行多个程序，就要求每个用户程序被内核加载到内存中的起始地址都不同。 为此，我们编写脚本 user/build.py 为每个应用定制各自的起始地址。 它的思路很简单，对于每一个应用程序，使用 cargo rustc 单独编译， 用 -Clink-args=-Ttext=xxxx 选项指定链接时 .text 段的地址为 0x80400000 + app_id * 0x20000 。

注解

qemu 预留的内存空间是有限的，如果加载的程序过多，程序地址超出内存空间，可能出现 core dumped.

多道程序加载

在第二章中负责应用加载和执行的子模块 batch 被拆分为 loader 和 task ， 前者负责启动时加载应用程序，后者负责切换和调度。

其中， loader 模块的 load_apps 函数负责将所有用户程序在内核初始化的时一并加载进内存。

 1 // os/src/loader.rs
 2
 3 pub fn load_apps() {
 4     extern "C" {
 5         fn _num_app();
 6     }
 7     let num_app_ptr = _num_app as usize as *const usize;
 8     let num_app = get_num_app();
 9     let app_start = unsafe { core::slice::from_raw_parts(num_app_ptr.add(1), num_app + 1) };
10     // clear i-cache first
11     unsafe {
12         core::arch::asm!("fence.i");
13     }
14     // load apps
15     for i in 0..num_app {
16         let base_i = get_base_i(i);
17         // clear region
18         (base_i..base_i + APP_SIZE_LIMIT)
19             .for_each(|addr| unsafe { (addr as *mut u8).write_volatile(0) });
20         // load app from data section to memory
21         let src = unsafe {
22             core::slice::from_raw_parts(app_start[i] as *const u8, app_start[i + 1] - app_start[i])
23         };
24         let dst = unsafe { core::slice::from_raw_parts_mut(base_i as *mut u8, src.len()) };
25         dst.copy_from_slice(src);
26     }
27 }

第 \(i\) 个应用被加载到以物理地址 base_i 开头的一段物理内存上，而 base_i 的计算方式如下：

1 // os/src/loader.rs
2
3 fn get_base_i(app_id: usize) -> usize {
4     APP_BASE_ADDRESS + app_id * APP_SIZE_LIMIT
5 }

我们可以在 config 子模块中找到这两个常数， APP_BASE_ADDRESS 被设置为 0x80400000 ， 而 APP_SIZE_LIMIT 和上一章一样被设置为 0x20000 。这种放置方式与 user/build.py 的实现一致。