MIT 6.S081 lab6：Lazy alloc | 懒加载

本实验旨在通过修改 xv6 的缺页异常处理机制，实现内存的懒分配（Lazy Allocation）。当用户调用 sbrk() 时不立即分配物理内存，而是延迟到发生 Page Fault 时才按需分配。

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1. 实验目标 (Goal)

传统的 sbrk() 系统调用会立即分配物理内存并映射页表。本实验要求： 1. 修改 sys_sbrk()，仅增加进程的 sz 而不实际分配内存。 2. 在 usertrap() 中捕获页错误（Page Fault）。 3. 动态分配物理页并建立映射，使程序恢复运行。

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2. 核心实现 (Implementation)

2.1 修改 sys_sbrk

在 sysproc.c 中，将 growproc 的调用改为简单的指针增加。

// kernel/sysproc.c
uint64
sys_sbrk(void)
{
  int n;
  uint64 addr;
  struct proc *p = myproc();

  if(argint(0, &n) < 0)
    return -1;
  addr = p->sz;
  
  // Lazy allocation: 仅仅移动指针，不调用 growproc(n)
  if (n > 0) {
    p->sz += n;
  } else if (n < 0) {
    p->sz = growproc(n);
  }
  return addr;
}

### 2.2 修改 usertrap 处理缺页
```C
// kernel/trap.c
void
usertrap(void)
{
  uint64 cause = r_scause();
  if(cause == 13 || cause == 15) {
    uint64 va = r_stval(); // 触发错误的虚拟地址
    
    // 边界检查：防止访问超出 p->sz 或在栈以下的非法地址
    if(va >= p->sz || va < PGROUNDDOWN(p->trapframe->sp)) {
      p->killed = 1;
    } else {
      if(lazy_alloc(va) != 0) {
        p->killed = 1;
      }
    }
  } 
  // ... 其他逻辑 ...
}

2.3 实现 lazy_alloc 函数

封装一个简单的分配函数，模仿 uvmalloc。

// kernel/vm.c
int lazy_alloc(uint64 va) {
  char *mem;
  uint64 a = PGROUNDDOWN(va);
  
  mem = kalloc();
  if(mem == 0) return -1;
  
  memset(mem, 0, PGSIZE);
  if(mappages(myproc()->pagetable, a, PGSIZE, (uint64)mem, PTE_W|PTE_U|PTE_R) != 0){
    kfree(mem);
    return -1;
  }
  return 0;
}

2.4 处理边缘情况

在 uvmunmap 中，如果遇到 PTE 不存在或 PTE_V 为0的页，在 Lazy 模式下是正常的，不应该 panic。同理处理 fork 中的逻辑。

// kernel/vm.c -> uvmunmap
if((pte = walk(pagetable, a, 0)) == 0)
    continue; // 原为 panic
if((*pte & PTE_V) == 0)
    continue; // 原为 panic