14. Stack

1Memory Management

스택 확장 개요

확장 가능한 스택 구현

현재 스택의 크기는 4KB로 고정

현재 스택의 크기를 초과하는 주소에 접근이 발생했을 때, 유효한 스택 접근

인지 세그멘테이션 폴트인지 판별하는 휴리스틱을 적용하도록 코드 수정

유효한 스택 접근으로 판별한 경우, 스택을 확장

예) (접근 주소 > 스택 포인터 – 32) 이면 스택 확장

확장 가능한 스택의 최대 크기는 8MB가 되도록 코드 수정

2Memory Management

스택 확장 개요

Pintos는 스택의 크기를 4KByte로 고정

스택 포인터(esp)가 Stack 영역을 벗어나면, 세그멘테이션 폴트 발생

3Memory Management

Stack

Uninitialized Data(BSS)

Initialized Data(Data)

Text

eip

esp

Stack base4KByte (유효 스택 영역)

스택 확장 개요 (Cont.)

수정 파일

pintos/src/userpog/exception.c

추가 파일

pintos/src/userprog/process.c

pintos/src/userprog/syscall.c

4Memory Management

최대 8MB까지 확장

현재 스택 포인터로부터 grow limit 이내에 포함되는 접근은 유효한 스택

접근으로 간주하여 스택을 확장

확장 가능한 스택의 구현

5

Maximum Limit:0xC0000000-8MByte

stack start : 0xC0000000

Memory Management

Process Address Space

grow limit

allocated stack boundary

유효하지 않은 접근으로 간주:세그멘테이션 폴트 발생

esp로부터 grow limit 이내에 포함되는 영역:페이지 폴트 발생시 스택을 확장

stack pointer(esp)

스택 확장 과제 관련 코드

사용되는 구조체 및 함수

pintos/src/vm/frame.c

struct page *alloc_page(enum palloc_flags flags)

void free_page(void *addr)

6Memory Management

스택 확장 과제 구현관련 소스 코드

pintos/src/userprog/process.c

bool expand_stack(void *addr)

addr 주소를 포함하도록 스택을 확장

최대 8MB까지 확장이 가능

bool handle_mm_fault(struct vm_entry *vme)

가상 메모리 과제에서 구현한 함수

스택 확장을 지원하도록 수정

7Memory Management

스택 확장 처리

8Memory Management

handle_mm_fault

페이지 할당?

YES

VM_BIN? VM_FILE? VM_ANON?

실패

데이터 로드(파일 메모리)

데이터 로드(파일 메모리)

swap-in

YES YES YES

페이지 테이블 셋업

NO NO

Check the vm_entry type

NO

성공

expand stack

스택확장?

NO

YES

NO

가상 메모리 구현

Memory Mapped File

스와핑 및 페이지 교체 정책

스택 확장

스택 확장 가능 여부 결정 - page_fault()

휴리스틱을 적용하여 스택 확장 여부를 판단

STACK_HEURISTIC사용

expand_stack()호출하여 스택을 확장

9Memory Management

...

if(not_present)

{

struct vm_entry *vme = find_vme(fault_addr);

if(vme)

{

...

}

/* fault_addr이 스택영역인지 확인 후 expand_stack()호출 */

}

...

pintos/src/userprog/exception.c

스택 확장 과제 함수 구현

10Memory Management

bool expand_stack(void* addr)

addr 주소를 포함하도록 스택을 확장

alloc_page()를 통해 메모리 할당

vm_entry의 할당 및 초기화

install_page()호출하여 페이지 테이블 설정

성공시 true를 리턴

bool verify_stack(void *sp)

sp 주소가 포함되어 있는지 확인하는 함수

sp 주소가 존재할 시 handle_mm_fault() 함수 호출

verify_stack() 함수 구현

11Memory Management

스택 확장 과제 검증

스택 확장 과제를 완료 후 코드 동작 확인

경로 : pintos/src/vm

$ make check

실행 결과 109개의 테스트 모두 통과

12Memory Management

추가 및 수정 함수

bool expand_stack(void *addr)

/* addr 주소를 포함하도록 스택을 확장 */

bool verify_stack(void *sp)

/* sp 주소가 포함되어 있는지 확인하는 함수 */

static void page_fault(struct intr_frame *f)

/* 페이지 폴트 핸들러 */

13Memory Management