Lab 001 · VMA 与 mmap 验证

对应 document/book/13-memory-advanced/001/。验证档 A 档(用户态 mmap 可见)+ B(VMA 记账内部)。验证靠构建 + 测试 + grep + mmap round-trip。

目标

确认四件事:

1. AddressSpace 有 VMA 账本(LinkedListVMAStore),vmas() 可访问;
2. mmap/munmap/mprotect 三个 syscall 在(6 参,注册到 syscall 表);
3. execve 段 + 用户栈都注册了 VMA(init.cpp 的 kStackVma);
4. run-kernel-test 从 039 的 705 涨到 721。

步骤

1. 构建 + 测试(真退出码)

git checkout 001_vma_mmap 2>/dev/null || git checkout 001_*
cmake -B build -S . && cmake --build build -j$(nproc) > /tmp/b.log 2>&1; echo "build=$?"
cmake --build build --target run-kernel-test

期望:build=0;run-kernel-test 全绿 ~721(VMA store +7、mmap/munmap/mprotect +9)。

2. VMA 账本

grep -rn 'class LinkedListVMAStore\|class IVMAStore\|enum class VmaFlags' kernel/mm/vma.hpp
grep -n 'vma_store_\|vmas()' kernel/mm/address_space.hpp
# 期望:vma.hpp:142 LinkedListVMAStore、:105 IVMAStore、:51 VmaFlags;address_space.hpp:124 vmas()、:150 vma_store_

思考:为什么 VMA 账本用链表(LinkedListVMAStore)而不是红黑树?——见章节:区域少时链表实现简单够快;IVMAStore 留了抽象,将来区域多了换红黑树只换实现。抽象的时机是"有第二个实现的需求出现",不是"看起来能抽象"。

3. mmap 三 syscall

grep -rn 'int64_t sys_mmap\|int64_t sys_munmap\|int64_t sys_mprotect' kernel/syscall/
# 期望:三个都在 sys_mmap.hpp,都是 6 参(匹配 SyscallFn)

思考:sys_munmap 只用前两个参数,为什么也声明 6 参?——见章节:syscall 表统一 SyscallFn 类型,不匹配就注册不上,后面的参数是哑的。

4. 栈 VMA 注册 + PF 诊断

grep -n 'VmaFlags::Stack\|vmas().insert' kernel/proc/init.cpp
# 期望:init.cpp 建栈后 insert 一条带 Stack flag 的 VMA

去看 demand paging 的 PF handler:它查 VMA 时没命中应该 klog_warn(诊断),但仍然 demand page(没真 segfault)。思考:为什么不直接 segfault?——见章节「关键决策」:真 segfault 要重构 demand paging(VMA 硬门控 + 栈下扩 + guard),漏判即 shell halt,高风险;留 M5。这是分阶段重构的判断。

5.(A 档)mmap round-trip

内核测试里 sys_mmap 的几条(匿名映射、写、读回、munmap 释放)就是端到端验证。想自己跑:测试里 Scheduler::set_current(&tmp) 装一个临时 Task(tmp.addr_space=&as),然后 sys_mmap(...) → 写字节 → 读回 → sys_munmap。

验收清单

• [ ] 构建 build=0,run-kernel-test ~721。
• [ ] LinkedListVMAStore + IVMAStore + VmaFlags 在;AddressSpace::vmas() 可访问。
• [ ] mmap/munmap/mprotect 三 syscall 在(6 参)。
• [ ] init.cpp 栈 VMA 注册(带 Stack flag)。
• [ ] 能说清「为什么 PF 只诊断不门控」「为什么 VMA 用链表」。

别做这些

• 别写 cinux::lib::klog_warn(...)——它是宏,带命名空间前缀会语法错。用裸 klog_warn(...)。
• 别在 demand paging 里立刻上"无 VMA → segfault"硬门控——会 shell halt,留 M5 重构。