Argument Parsing
우리가 흔히 터미널에서 파일을 실행시키기 위해서 명령어를 입력한다. 예를들어 /bin/ls -l foo boo 를 입력하면 ls 파일에 -l , foo , boo 인자를 주어 실행한다. 하지만 한줄로 운영체제에게 준다면 운영체제는 알아듣지 못한다. 커널이 알아 들을 수 있도록 공백을 기준으로 parsing 하여 레지스터에 입력해주어야 한다. 아래 그림은 /bin/ls -l foo boo 를 스택으로 쌓은 것을 나타낸다. 우리는 코드를 통해 이와 같이 /bin/ls -l foo boo 를 공백 기준으로 나눈 뒤 이중연결 리스트를 활용하여 연결 시켜주어야 한다.
단순하게 쌓으면 될 것 같지만 고려해 주어야 하는 사항이 또 있다. cpu는 8바이트 단위로 데이터를 읽어 들인다. 보통 다른 핀토스 자료는 32bit 운영체제 이기 때문에 4바이트씩 읽어들인다. 만약 공백이 있기 전 데이터가 3바이트인 경우 패딩을 넣어 4바이트나 8바이트 단위로 읽어들이게 끔 조정해준다.
위 그림은 32비트 운영체제 기준으로 유저 스택을 나타낸 것이다. 우선 PHYS_BASE는 커널 영역과 유저스택의 경계로 유저스택은 커널 영역을 침범하면 안된다. 예를 들어 파란색 영역의 b,a,r,00 를 살펴보자. pintos는 little endian 방식으로 수를 채우기 때문에 맨 왼쪽 b의 주소값이 가장 작다. b: 0xbffffffc, a: 0xbffffffd, r: 0xbffffffe, 00: 0xbfffffff 이다. 주소 0xbfffffe4에는 fc,ff,ff,bf가 적혀 있는데 이것은 argv[3]의 시작주소가 little endian 방식으로 적혀 있는 것이다. 마지막으로 노란 영역의 00은 위에서 언급한 내용으로 4바이트를 맞추기 위해 추가한 데이터이다.
little endian에 대해 궁금 하다면 아래 블로그를 참고하자.
[Byte Order 바이트 오더] 빅엔디안(Big Endian)과 리틀엔디안(little endian) - 1편
/* process.c */
int
process_exec (void *f_name) {
...
/* argument parsing */
char *argv[30];
int argc = 0;
char *token, *save_ptr;
token = strtok_r(file_name, " ", &save_ptr);
while (token != NULL)
{
/* 공백 기준으로 명령어 나누어 리스트로 조합 */
argv[argc] = token;
token = strtok_r(NULL, " ", &save_ptr);
argc++;
}
...
void **rspp = &_if.rsp;
set_userStack(argv, argc, rspp);
_if.R.rdi = argc;
_if.R.rsi = (uint64_t)*rspp + sizeof(void *);
...
}
void set_userStack(char **argv, int argc, void **rspp)
{
// 1. Save argument strings (character by character)
for (int i = argc - 1; i >= 0; i--)
{
int N = strlen(argv[i]);
for (int j = N; j >= 0; j--)
{
char individual_character = argv[i][j];
(*rspp)--;
**(char **)rspp = individual_character; // 1 byte
}
argv[i] = *(char **)rspp; // push this address too
}
// 2. Word-align padding
int pad = (int)*rspp % 8;
for (int k = 0; k < pad; k++)
{
(*rspp)--;
**(uint8_t **)rspp = (uint8_t)0; // 1 byte
}
// 3. Pointers to the argument strings
size_t PTR_SIZE = sizeof(char *);
(*rspp) -= PTR_SIZE;
**(char ***)rspp = (char *)0;
for (int i = argc - 1; i >= 0; i--)
{
(*rspp) -= PTR_SIZE;
**(char ***)rspp = argv[i];
}
// 4. Return address
(*rspp) -= PTR_SIZE;
**(void ***)rspp = (void *)0;
}
procee_exec 함수에서 공백 기준으로 argv와 argc를 설정해 준다. 이때 strtok_r 내장함수를 이용한다. rspp 에 현재 인터럽트 프레임의 스택포인터를 저장한 후 set_userStack 함수로 넘겨 준다. set_userStack 함수에서 위의 그림과 같이 user stack을 설정한다. 함수 종료 후 rspp의 포인터를 리턴 주소가 아닌 argc로 재조정 해준다.
System Call
User mode에서 Kernel mode로의 전환이 필요하면 프로세스는 운영체제에게 system call을 요청한다. 운영체제는 시스템 콜 번호에 따라 알맞은 작업을 수행한다. 현재 pintos 에서는 syscall 번호와 매개 변수들이 레지스터에 입력되어있다. 예를 들면 f의 rax에는 시스템콜 번호가 입력된다. 우리는 주어진 시스템 콜 번호와 인자들을 활용하여 적절한 대응을 하도록 코드를 구현한다.
void
syscall_handler (struct intr_frame *f UNUSED) {
// TODO: Your implementation goes here.
// printf("syscall! , %d\\n",f->R.rax);
switch (f->R.rax)
{
case SYS_HALT:
halt();
break;
case SYS_EXIT:
exit(f->R.rdi);
break;
case SYS_FORK:
f->R.rax = fork(f->R.rdi, f);
break;
case SYS_EXEC:
if (exec(f->R.rdi) == -1)
exit(-1);
break;
case SYS_WAIT:
f->R.rax = process_wait(f->R.rdi);
break;
case SYS_CREATE:
f->R.rax = create(f->R.rdi, f->R.rsi);
break;
case SYS_REMOVE:
f->R.rax = remove(f->R.rdi);
break;
case SYS_OPEN:
f->R.rax = open(f->R.rdi);
break;
case SYS_FILESIZE:
f->R.rax = filesize(f->R.rdi);
break;
case SYS_READ:
f->R.rax = read(f->R.rdi, f->R.rsi, f->R.rdx);
break;
case SYS_WRITE:
f->R.rax = write(f->R.rdi, f->R.rsi, f->R.rdx);
break;
case SYS_SEEK:
seek(f->R.rdi, f->R.rsi);
break;
case SYS_TELL:
f->R.rax = tell(f->R.rdi);
break;
case SYS_CLOSE:
close(f->R.rdi);
break;
case SYS_DUP2:
f->R.rax = dup2(f->R.rdi, f->R.rsi);
break;
default:
exit(-1);
break;
}
}
- halt
- create
- remove
- filesize
- seek
- tell
- open
- write
- read
- close
- exec
- wait, exit
- fork
- dup2
- handling page fault
더 알아야 할 것 및 느낀점
- 추상화란 매우 복잡하지만 제대로만 하면 굉장히 편리한 방법같다. 이러한 방식으로 나에게 주어진 문제도 해결할 수.. 있을것 같다.
- 파일시스템과 가상메모리 주소변환 등 다음 프로젝트에서 다룰 것이지만 제대로 배워야 할 것 같다.
- [ ] deadlock 이란?
- [ ] 레지스터 vs 메모리
- [ ] context switching 과정에 대한 정리
- [ ] user stack vs kernel stack