本文節(jié)選自我的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
北航的操作系統(tǒng)課程會在學(xué)期末布置若干個(gè)"挑戰(zhàn)性任務(wù)"，任務(wù)要求是在本學(xué)期完成的系統(tǒng)內(nèi)核中增添新的功能。我選擇的挑戰(zhàn)性任務(wù)是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信的信號機(jī)制，下文記錄了我在傳輸信號結(jié)構(gòu)體時(shí)遇到的一個(gè)bug。解決這個(gè)bug的過程加深了我對系統(tǒng)編程的理解，特此記錄。

這個(gè)詭異的現(xiàn)象如下圖所示。其中s是指向struct signal結(jié)構(gòu)體的指針。

明明沒有修改s->signum的值，為什么輸出結(jié)果會發(fā)生變化呢？難道是sigx自減時(shí)修改了它的值？還是說printk修改了它的值？這都不可能啊。

單看這一段代碼，我實(shí)在是摸不著頭腦。

抓耳撓腮了很久，我終于找到了問題所在，在新建信號結(jié)構(gòu)體時(shí)，我是在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部新建了一個(gè)struct signal結(jié)構(gòu)體，再將鏈表里的指針指向這個(gè)結(jié)構(gòu)體。代碼如下：

?int sys_sendsig(u_int envid, int sig) {
? ...
? struct signal s = {.signum = sig};
? TAILQ_INSERT_HEAD(&e->sig_pending, &s, sig_link);
? ...
?}
?

我在用java寫oo作業(yè)時(shí)，經(jīng)常會寫出這樣的業(yè)務(wù)邏輯，并且不會出現(xiàn)bug。這種寫法很直觀，很容易理解，就是新建一個(gè)東西再放到鏈表里嘛。

但是在系統(tǒng)內(nèi)核里就不能這么寫，這么寫就會出bug。

問題就出在"在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部新建結(jié)構(gòu)體"，這只是在棧上申請了一個(gè)局部變量，當(dāng)這段空間釋放后被重新使用時(shí)，這段空間原有的內(nèi)容就會被覆蓋。

為了解決這個(gè)問題，我聯(lián)想到了Env結(jié)構(gòu)體的組織方式：先使用全局變量申請固定的空間，這樣結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容就不會被更改了。每次需要申請信號結(jié)構(gòu)體時(shí)，只需要取出一份來用就可以了。代碼如下：

?// lab4-challenge
?struct signal sigs[SIG_BUFFER] __attribute__((aligned(BY2PG)));

解決這個(gè)bug的經(jīng)歷，是我這次挑戰(zhàn)性任務(wù)收獲最大的部分。

我深刻體會到，編寫系統(tǒng)內(nèi)核對內(nèi)存的操作要極其敏感，而且需要熟練掌握底層知識，讓自己的思維更加縝密。