MIT S6.828 Lab4 学习记录（二）

飞奔的马铃薯
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在上篇博客中我记录了一些多处理器支持的内容，这篇文章讲一讲紧接着的 应用处理器引导程序

应用处理器引导程序

在启动接入点之前，BSP 应首先收集有关多处理器系统的信息，例如 CPU 的总数、其 APIC ID 和 LAPIC 单元的 MMIO 地址。kern/mpconfig.c 中的mp_init()函数通过读取驻留在 BIOS 内存区域中的 MP 配置表来检索此信息。

boot_aps()函数（在 kern/init.c 中）驱动 AP 引导进程。AP 以实模式启动，就像引导加载程序在引导/引导时启动的方式一样。因此boot_aps()复制 AP 输入代码（kern/mpentry.S） 到在实模式中可寻址的内存位置。与引导加载程序不同，我们可以控制AP开始执行代码的位置;我们将输入代码复制到0x7000（MPENTRY_PADDR），但任何未使用的低于640KB的页面对齐的物理地址都可以进行工作。

之后，通过将IPI发送到相应AP的LAPIC单元以及AP应开始运行其输入代码的初始CS:IP地址（MPENTRY_PADDR），一个接一个地激活AP。kern/mpentry.S中的入口代码与boot/boot.S非常相似。 经过一些简短的设置后，它会将 AP 置于启用寻呼的保护模式，然后调用 C 设置例程mp_main()（也在 kern/init.c 中）。boot_aps()等待 AP 在其CpuInfo字段中发出CPU_STARTED信号，然后再继续唤醒下一个标志。

Exercise 2. Read boot_aps() and mp_main() in kern/init.c, and the assembly code in kern/mpentry.S. Make sure you understand the control flow transfer during the bootstrap of APs. Then modify your implementation of page_init() in kern/pmap.c to avoid adding the page at MPENTRY_PADDR to the free list, so that we can safely copy and run AP bootstrap code at that physical address. Your code should pass the updated check_page_free_list() test (but might fail the updated check_kern_pgdir() test, which we will fix soon).

void
page_init(void){
	pages[0].pp_ref = 1;
    pages[0].pp_link = NULL;
	size_t i;
    size_t kernel_end_page = PADDR(boot_alloc(0)) / PGSIZE;
	size_t mpentry = MPENTRY_PADDR / PGSIZE;
    for (i = 1; i < npages; i++) {
        if (i >= npages_basemem && i < kernel_end_page) {
            pages[i].pp_ref = 1;
            pages[i].pp_link = NULL;
        } else if (i == mpentry) {
			pages[i].pp_ref = 1;
            pages[i].pp_link = NULL;
		} else {
            pages[i].pp_ref = 0;
            pages[i].pp_link = page_free_list;
            page_free_list = &pages[i];
        }
    }
}

注意：

  1. 我们要将0号物理页标记为正在使用以保留实模式的IDT和BIOS结构（以备不时之需）。
  2. [PGSIZE,npages_basemem*PGSIZE)留作空闲
  3. IO hole的地址[IOPHYSMEM，EXTPHYSMEM）永远不要分配内容
  4. 不要实际访问物理内存的空闲页

首先我们将0号页面进行处理，让其视为被使用。然后设置mpentry，并进行单独处理避免被添加到空闲页面中，让我们可以在该物理地址安全复制和运行AP的引导代码。

问题

比较kern/mpentry.S和boot/boot.S，考虑kern/mpentry.S和内核其他东西一样都被链接到KERNBASE上方运行，那么宏MPBOOTPHYS的目的是什么？为什么在kern/mpentry.S中是必须的但是在boot/boot.S并不需要？如果省略了这个宏会出现什么问题？

Hint: recall the differences between the link address and the load address that we have discussed in Lab 1.

这里我们再次简单讨论一下链接地址和加载地址的区别。当链接指定的地址和实际运行地址相同，即链接地址==加载地址，二者没有区别。但是当链接指定的地址和实际运行地址不同时，如代码的地址是相对偏移地址（MPBOOTPHYS）时，二者就会出现偏差，这时我们应使用实际代码运行的地址而不是链接地址（指定运行地址）。

在boot.S中，我们还没有启动分页机制和多处理器，这时程序开始的地址和指定地址是相同的。但是在mpentry.S中，我们的CPU已经处于了保护模式之下，这时我们需要对每个处理器的地址和页表进行物理地址的映射。

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