XV6 Lab - Traps

掉入陷阱

上回书说到，内存里有个trapframe很是碍眼。这个实验就来揭开他的神秘面纱，你会发现traps是实现系统调用的根本机制。

Lab4 Traps

简答题：RISC-V assembly

这里展示了样例程序的汇编call.asm，其内容为一些简单的函数调用，要求我们回答一些问题增进对RISC-V汇编的理解。内容不难，多看RISC-V手册(riscv-spec.pdf (mit.edu))，多问gpt。

Which registers contain arguments to functions? For example, which register holds 13 in main’s call to printf?

a0-a7. a2.
Where is the call to function f in the assembly code for main? Where is the call to g? (Hint: the compiler may inline functions.)

0x26: compiler computed return value of f . 0x14: compiler inlined g to f.
At what address is the function printf located?

0x64a.
What value is in the register ra just after the jalr to printf in main?

0x38.

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unsigned int i = 0x00646c72;printf("H%x Wo%s", 57616, &i);

Run the following code. What is the output? The output depends on that fact that the RISC-V is little-endian. If the RISC-V were instead big-endian what would you set i to in order to yield the same output? Would you need to change 57616 to a different value?

HE110 World. 0x726c6400. No, c code doesn’t care little-endian or not, compiler will handle it.
In the following code, printf("x=%d y=%d", 3);what is going to be printed after 'y='? (note: the answer is not a specific value.) Why does this happen?

a2. 典中典格式化字符串漏洞。

Lab4-1: Backtrace

实现backtrace()，打印当前函数堆栈。要求插桩到sys_sleep()系统调用处执行。我们知道，所谓函数栈就是通过帧指针fp链起来的一个栈，每个函数调用实例都按固定格式维护一堆局部变量，称为栈桢(stack frame)，其内容包括：返回地址、fp、寄存器值、局部变量。布局如图：

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high address
[ caller frame ]
[ ret, 
  fp, -> caller frame
  saved reg, 
  local vars...
] <- sp
[ callee frame ]
low address

fp指向上一个栈帧的起始地址，而sp指向当前栈顶。因此，我们可以根据fp递归遍历，根据fp和ret的固定偏移获取ret值，即所执行代码的地址。具体到实现，还需要解决以下问题：

从sp如何获取fp？gcc将fp存储到了s0寄存器中。实验手册提供了读取fp的内联汇编代码。
如何判断递归结束？按理说到main就应该结束，但并没有判断函数名的方法。好在实验指导说堆栈固定在一个内存页中，只需要用 PGROUNDDOWN(fp)和PGROUNDUP(fp)判断page边界即可。

代码量很少：

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void backtrace(){
  printf("backtrace:\n");
  uint64 fp = r_fp();
  while (PGROUNDDOWN(fp) < fp && PGROUNDUP(fp) > fp){
    printf("%p\n", *(uint64*)(fp - 0x8));
    fp = *(uint64*)(fp - 0x10);
  }
}

实验指导说用addr2line检验以下：最后0x12找不到对应的代码一开始猜测应该是用户态文件所以-e找不到，但后来发现是没检测page的上界导致的。

Lab4-2: Alarm

实现sigalarm(interval, handler)系统调用。在调用的 n 个时间单位后，调用handler函数。

还是先从测试代码user/alarmtest.c入手，发现分为4关

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简答题：RISC-V assembly

Lab4-1: Backtrace

Lab4-2: Alarm

test0();

test1();

test2();

test3();