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145 lines
5.4 KiB
Rust
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Rust
mod context;
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use core::arch::{asm, global_asm};
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use riscv::register::{mtvec::TrapMode, scause::{self, Exception, Trap}, sie, stval, stvec};
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use riscv::register::scause::Interrupt;
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pub use context::TrapContext;
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use crate::config::{TRAMPOLINE, TRAP_CONTEXT};
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use crate::println;
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use crate::syscall::syscall;
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use crate::task::{exit_current_and_run_next, suspend_current_and_run_next, TASK_MANAGER};
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use crate::timer::set_next_trigger;
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// 引入陷入保存寄存器需要的汇编代码
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global_asm!(include_str!("trap.S"));
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/// 初始化stvec 寄存器, 这个寄存器保存陷入时, 入口函数的地址
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pub fn init() {
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set_kernel_trap_entry();
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}
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// 设置riscv 允许定时器中断
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pub fn enable_timer_interrupt() {
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unsafe {
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sie::set_stimer();
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}
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}
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// 这个函数是 trap.S 中__alltraps 保存完所有寄存器在内核栈 之后会进入到这里
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#[no_mangle]
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pub fn trap_handler() -> ! {
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// 已经进入内核, 如果再发生中断我们进行的设置, 目前是直接跳转到一个引发panic 的函数
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println!("trap_handler......");
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set_kernel_trap_entry();
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// 进入到了内核态, 需要把之前的用户消耗时间统计在用户时间上
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TASK_MANAGER.kernel_time_start();
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// 得到当前用户应用 的 trap context, 需要调用一个函数, 因为用户应用的trap context 不再内核空间, 他是在用户空间的次高地址
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let cx = TASK_MANAGER.get_current_trap_cx();
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let scause = scause::read(); // trap 发生的原因
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let stval = stval::read(); // trap的附加信息
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println!("trap_handler......1");
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// 根据发生的原因判断是那种类别
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match scause.cause() {
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// 用户态发出的系统调用
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Trap::Exception(Exception::UserEnvCall) => {
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cx.sepc += 4; // +4 是因为我们需要返回 ecall指令的下一个指令
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cx.x[10] = syscall(cx.x[17], [cx.x[10], cx.x[11], cx.x[12]]) as usize;
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}
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// 访问不允许的内存
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Trap::Exception(Exception::StoreFault)
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| Trap::Exception(Exception::StorePageFault)
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| Trap::Exception(Exception::LoadFault)
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| Trap::Exception(Exception::LoadPageFault) => {
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println!("[kernel] PageFault in application, kernel killed it.");
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exit_current_and_run_next();
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}
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// 非法指令
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Trap::Exception(Exception::IllegalInstruction) => {
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println!("[kernel] IllegalInstruction in application, kernel killed it.");
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exit_current_and_run_next();
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}
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Trap::Interrupt(Interrupt::SupervisorTimer) => {
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// 发生时钟中断之后, 继续设置下一个时钟中断的发起时间
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set_next_trigger();
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// 暂停当前任务, 切换新的任务
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suspend_current_and_run_next();
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}
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// 未知错误
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_ => {
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panic!(
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"Unsupported trap {:?}, stval = {:#x}!",
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scause.cause(),
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stval
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);
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}
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}
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// 即将进入用户态, 把内核使用的时间统计在内核时间上
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TASK_MANAGER.user_time_start();
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trap_return()
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}
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#[no_mangle]
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/// Unimplement: traps/interrupts/exceptions from kernel mode
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/// Todo: Chapter 9: I/O device
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pub fn trap_from_kernel() -> ! {
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panic!("a trap from kernel!");
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}
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#[no_mangle]
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/// set the new addr of __restore asm function in TRAMPOLINE page,
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/// set the reg a0 = trap_cx_ptr, reg a1 = phy addr of usr page table,
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/// finally, jump to new addr of __restore asm function
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pub fn trap_return() -> ! {
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// 设置 用户态的中断处理函数
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set_user_trap_entry();
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let trap_cx_ptr = TRAP_CONTEXT; // 用户空间虚拟地址的次高页, 保存了trap context, 在返回用户空间的时候, 需要恢复trap context中保存的寄存器信息
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let user_satp = TASK_MANAGER.get_current_token(); // 当前用户应用的 页表所在的地址 需要在trap.S中, 等下恢复完寄存器之后 修改的用户应用自己的页表
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extern "C" {
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fn __alltraps();
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fn __restore();
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}
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// TRAMPOLINE + (__restore - __alltraps), 得到的就是用户空间中 虚拟地址跳板的位置, 增加一个 (__alltraps低地址 到 __restore高地址的偏移值), 就得到了 strampoline -> __restore 的虚拟地址
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let restore_va = __restore as usize - __alltraps as usize + TRAMPOLINE;
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println!("restore_va: {:?}", restore_va);
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println!("trap_cx_ptr :{:?}", trap_cx_ptr);
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println!("user_satp :{:?}", user_satp);
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unsafe {
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asm!(
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"fence.i", // 清空 i-cache
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"jr {restore_va}", // 跳转到 strampoline -> __restore 地址
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restore_va = in(reg) restore_va,
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in("a0") trap_cx_ptr, // a0 = virt addr of Trap Context
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in("a1") user_satp, // a1 = phy addr of usr page table
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options(noreturn)
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)
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}
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}
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fn set_kernel_trap_entry() {
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// 设置内核法中 trap 的处理
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// 当前我们直接panic
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unsafe {
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println!("set_kernel_trap_entry");
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stvec::write(trap_from_kernel as usize, TrapMode::Direct);
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}
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}
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fn set_user_trap_entry() {
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// 设置 用户态的中断处理函数, 为我们的跳板, 这个跳板在用户空间的虚拟地址最高页, 虚拟地址最高页被映射在了十几物理内存的trap 处理函数所在的段执行__alltraps
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unsafe {
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println!("set_user_trap_entry");
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stvec::write(TRAMPOLINE as usize, TrapMode::Direct);
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}
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}
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