字符读入与应用名称读取

1. sys_read的实现

在之前借助Opensbi可以向串口输出一个字符，这里同理，我们可以借助Opensbi读入从串口输入来的数据，在sbi.c中新增一个获取读入串口字符的函数：

/**
 * sbi_console_getchar() - Reads a byte from console device.
 *
 * Returns the value read from console.
 */
int sbi_console_getchar(void)
{
	struct sbiret ret;

	ret = sbi_ecall(SBI_EXT_0_1_CONSOLE_GETCHAR, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0);

	return ret.error;
}

返回的字符存储在 ret.error中,读入字符的调用号是SBI_EXT_0_1_CONSOLE_GETCHAR。

借助此函数我们就能来实现sys_read了，应用程序在用户态调用sys_read来获取一个字符，内核在接收到这来自用户态的系统调用时会进行分发，然后去调用sbi_console_getchar函数将输出的字符返回给用户态，用户态的sys_read函数定义如下，__NR_read系统调用号的值为：63

int sys_read(size_t fd ,const char* buf , size_t len)
{
    return syscall(__NR_read,fd,buf, len);
}

此函数定义在app.c中，和sys_write系统调用类似，buf用来存储从串口输入的字符，对此函数封装一下,定义一个每次从串口获取一个字符的函数：

/* 获取一个字符 */
char getchar()
{
    char data[1];
    sys_read(stdin,data,1);
    return data[0];
}

当内核的发现来自用户态的__NR_read系统调用时需要进行分发：

会去调用__sys_read函数进行处理：

void __sys_read(size_t fd, const char* data, size_t len)
{
    if(fd == stdin)
    {
        int c ;
        assert( len == 1);
        while (1)
        {
            c = sbi_console_getchar();
            if(c != -1)
                break;
        }
        char* str = translated_byte_buffer(data , len);
        str[0]  = c;
    }
}

此函数会循环读取串口的数据，直到读到一个字符，然后这里会去调用translated_byte_buffer找到从内核传进来的buf对应的实际物理地址，然后将串口读到的字符写入此物理地址。这里和__sys_write同理，应用地址空间和内核地址空间被隔离了，要进行数据传递需要找到实际的物理地址，因此translated_byte_buffer也做了一点小小的修改：

可以看见根据传入的用户态的地址转换后返回实际对应的物理地址。

来测试一下，首先修改一下应用程序，让time应用程序不打印东西，在write应用程序中来读取字符：

编译内核和执行：

GIF 2023-9-28 16-00-18

可以看见我从键盘输出的字符都成功打印了出来。

2. 内核栈的修改

在内核和用户程序的映射逻辑 | TimerのBlog (yanglianoo.github.io)我们对每个应用程序的内核栈进行了映射，当时映射后的内存分布长这样子：

这样不太好，我当时脑子抽了，实际上trampoline和app0 kstack之间应该存在一页guard page才对，修改后的内存分布长这样子：

映射内核栈的代码也要随之修改一下：

/* 为每个应用程序映射内核栈,内核空间以及进行了映射 */
void proc_mapstacks(PageTable* kpgtbl)
{
  struct TaskControlBlock *p;
  
  for(p = tasks; p < &tasks[MAX_TASKS]; p++) {
    char *pa = (char*)phys_addr_from_phys_page_num(kalloc()).value;
    if(pa == 0)
      panic("kalloc");
    u64 va = KSTACK((int) (p - tasks));
    PageTable_map(kpgtbl, virt_addr_from_size_t(va ), phys_addr_from_size_t((u64)pa), \
                  PAGE_SIZE, PTE_R | PTE_W);
    // 给应用内核栈赋值 
    p->kstack = va +  PAGE_SIZE;
  }
}

3. 读取应用程序的名称

在后续的开发中我们会使用进程的名字来对应用程序加载和执行，因此需要内核能得到应用的名称，在我们之前的build.c中加入几行代码：

加入这几行代码后，link_app.S也会随之改变，原因在于我们按照顺序将各个应用的名字通过 .string 伪指令放到数据段中，注意链接器会自动在每个字符串的结尾加入分隔符 \0 ，它们的位置则由全局符号 _app_names 指出。

在loader.c中新建一个函数来读取应用的名字：

extern char _app_names[];
static char* app_names[MAX_TASKS];
void get_app_names()
{
    int app_num = get_num_app();
    printk("/**** APPS ****\n");
    for (size_t i = 0; i < app_num; i++)
    {
        if(i==0)
        {
            size_t len = strlen(_app_names);
            app_names[0] = _app_names;
        }
        else
        {
            size_t len = strlen(app_names[i-1]);
            app_names[i] = (char*)((u64)_app_names + i * len + 1);
        }

        printk("%s\n",app_names[i]);
        
    }
    printk("**************/");
    
}