第３回 V7から始めるUNIX講座 復習とまとめ

●復習
以下の内容に対しての復習、補足です。
http://xiangcai.at.webry.info/201011/article_9.html

・LRUに関して
最近使われていないものは今後も使われることがないと仮定する考え方です。
→参照の局所性に基づきます。
最近使われていないPageをページ・アウトして物理メモリを空けます。

当初、2 Way Clock arugorizumuで検索てヒットしませんでしたが
２針クロックアルゴリズムで検索すると資料出てきました。
http://h50146.www5.hp.com/products/software/oe/hpux/developer/document/memmanage/mem8.html
http://docs.sun.com/app/docs/doc/817-0158/6mfvqchsq?l=ja&a=view

時計の針のように２つの針があります。
最初の針は、参照をクリアして参照していない状態にします。
次の針が少し遅れてスキャンしていき（どれくらいの間隔かはパラメータで調整）、ページにプログラムがアクセスするとハードウェアが「ダーティ」ビットを立てるので、ダーティビットが立っていない（参照されていない）ページをページ・アウトの対象とするようです。

・スタックとヒープに関して
基本問題ないが、ヒープを確保するのは、システムコールのbrkとsbrkになる。（mallocの中で使っている）
http://www.ialab.cs.tsukuba.ac.jp/~maeda/class/syspro/syspro3.pdf
この資料の「プロセスのメモリ空間（古典Unix）」が分かりやすいですね。
ヒープ領域を確保するというよりは、ヒープ領域のリミットを変更するというのが正確のようです。

http://yaguchi.txt-nifty.com/blog/2006/07/brk_sbrk_94d5.html

（余談）
mallocとfreeを繰り返すとそのうちフラグメンテーションする。

都市伝説
mallocにはバグがある。
mallocの管理領域を破壊するとfreeした時に障害が発生するので、mallocにバグがあるような挙動になるが、malloc自身のバグではないので注意。

●第３回まとめ（タスクスイッチング）
簡単にいうと、
・メモリ：text, data, bss, ヒープ、スタック
・CPUの状態：GR（汎用レジスタ）、PC（プログラムカウンタ）、SP（スタックポインタ）
が保存されているえば、復元することが出来る。

プロセスAにスイッチ、プロセスAを復元、プロセスAの命令実行、プロセスAの状態を保存
プロセスBにスイッチ、プロセスBを復元、プロセスBの命令実行、プロセスBの状態を保存
プロセスCにスイッチ、プロセスCを復元、プロセスCの命令実行、プロセスCの状態を保存
というのを様々な要素で優先度を決めて、ひたすらカーネル（スケジュール）がやっている。

全体のイメージ

保存する場所
CPUの状態：user構造体（uでアクセス）の「u_ssav」に保存している。
http://www.tamacom.com/tour/kernel/unix/S/80.html

保存は、save関数：保存先は(u.u_ssav）

 713 .globl  _save
 714 _save:
 715         mov     (sp)+,r1
 716         mov     (sp),r0
 717         mov     r2,(r0)+
 718         mov     r3,(r0)+
 719         mov     r4,(r0)+
 720         mov     r5,(r0)+
 721         mov     sp,(r0)+
 722         mov     r1,(r0)+
 723         clr     r0
 724         jmp     (r1)

●疑問
PDP11では、r0～r7の汎用レジスタがある。
r6がスタックポインタ（SP)でr7がPC（プログラムカウンタ）のはず。Lions本の260ページ
上のコードだとr7退避してないような？

ついでに、復帰するresumeも

.globl  _resume
 727 _resume:
 728         mov     2(sp),r0                / new process
 729         mov     4(sp),r1                / new stack
 730         bis     $HIPRI,PS
 731         mov     r0,KISA6                / In new process
 732         mov     (r1)+,r2
 733         mov     (r1)+,r3
 734         mov     (r1)+,r4
 735         mov     (r1)+,r5
 736         mov     (r1)+,sp
 737         mov     $1,r0
 738         bic     $HIPRI,PS
 739         jmp     *(r1)+

退避した領域から汎用レジスタに値を入れ直しているのが分かります。

resumeをしているのは、sleep, swtch, newproc, expand
このうち、swtchがタスクスイッチを行っているようです。

プロセスのメモリはどこに？
proc構造体にp_addrがあって、これがユーザプロセスへのポインタになっているように思いますが、正しいだろうか？

●プロセス切り替えに関して

カーネルがユーザプロセスにスイッチする時にタイマーを設定して実行する。
無限ループするようなプロセスがいた場合に他のプロセスへのスイッチが出来なくなるため。

以下の場合、ユーザプロセスからカーネルへ切り替わる。
１、タイマーが切れた場合
２、システムコールをコールした場合

３、カーネルに戻って、スケジューラが条件により優先度を決めて次に実行するプロセスを決定する。
４、現在実行中のプロセスの状態（レジスタ）を保存する、保存先はu.u_ssav※。

※user構造体については、現在実行中のものに対して：変数uにてアクセス出来る。

５、次に実行するプロセスの状態をresumeで復元する。
６、次のプロセスを実行する。

疑問
レジスタは退避、復元しているようですが、メモリについてはそのままということなんだろうか？

（余談）
forkした場合に、procのp_addrをコピーしています。

 507         a2 = malloc(coremap, n); 
 508         /*
 509          * If there is not enough core for the
 510          * new process, swap out the current process to generate the
 511          * copy.
 512          */
 513         if(a2 == NULL) {
 514                 rip->p_stat = SIDL;
 515                 rpp->p_addr = a1;
 516                 xswap(rpp, 0, 0);
 517                 rip->p_stat = SRUN;
 518         } else {
 519                 /*
 520                  * There is core, so just copy.
 521                  */
 522                 rpp->p_addr = a2;
 523                 while(n--)
 524                         copyseg(a1++, a2++);
 525         }