思路 被这个实验折磨了两天，可能是2024新出的一个实验内容，网上资料少，参考了一篇仅有的博客，吭哧吭哧分析出来了个大概吧…在此记录一下，以便帮助有需要的人。
attack xv6的ans只有几行代码，根据实验描述，大概能猜到是secret程序结束之后，attack程序复用了它的物理内存，然后读取之前写入内存中的密码。难点在于我们如何定位到那段内存。
在开始之前直接先给出ans，可以看到代码是很简单的：
#include "kernel/types.h" #include "kernel/fcntl.h" #include "user/user.h" #include "kernel/riscv.h" int main(int argc, char *argv[]) { // your code here. you should write the secret to fd 2 using write // (e.g., write(2, secret, 8) char *end = sbrk(17*PGSIZE); end += 16 * PGSIZE; write(2, end+32, 8); exit(1); } 下面说说实验思路，实验目的是找到被复用的物理内存，而内核的物理内存使用栈式链表管理（kalloc.c），secret程序通过kalloc从栈顶取内存页来使用，程序结束后通过kfree将这些内存页放回栈顶。到attack运行的时候同样使用kalloc从栈顶取内存页，因此就给了attack复用物理内存的机会。
值得注意的是，secret分配内存时这些页的出栈顺序，不一定与attack分配内存时的出栈顺序相同，比如secret分配页的顺序为1,2,3，归还的顺序为2,3,1，那么此时栈顶到栈底的页分别为1,3,2，当attack来分配的时候，拿到页的顺序就是1,3,2。因此核心在于分析程序运行时物理内存页的分配以及回收顺序，才能知道attack应该到哪块内存中获取密码。
fork secret 我们从attacktest中的第一个fork开始分析。
fork调用了allocproc来创建proc，allocproc中首次使用了kalloc为p->trapframe分配一页物理页。
接着allocproc调用proc_pagetable创建页表，其中，先调用uvmcreate使用kalloc为根页表分配一页：
然后为trampoline和p->trapframe建立映射，这两页在最虚拟内存的最高地址处，处于同一个三级页目录（xv6使用sv39，即三级页表），因此又kalloc了两页，分别对应一页二级页表、一页三级页表：
因此allocproc一共创建了4页（trapframe、三级页表）。
回到fork中，由于此时xv6的fork还没实现copy on write特性，因此需要把父进程用户内存中的内容（用户内存即stack、heap这些低地址内存，不包括trapframe、trampoline）使用uvmcopy全部复制到子进程中。此时父进程用户内存占用此时为4页，因此子进程也复制了这4页进来，由于这4页位于虚拟内存中的低地址，其二级三级页表与trapframe/trampoline的都不一样，所以还会创建两页分别用于二级三级页表，一共kalloc了4+2=6页（为什么是4页具体原因在后面分析exec时会揭晓）。
综上，fork一共分配了4+6=10页。
exec secret 然后就是执行exec：
在exec的实现中，会使用proc_pagetable创建新的页表来替换旧页表（这个也好理解，因为exec目的就是替换整个程序镜像，相当于从头开始执行一个新的程序，之前程序的相关内容全部丢弃）。根据之前的分析，proc_pagetable会分配3页。
接着，exec遍历elf文件的program header，将所有LOAD段加载进内存中。具体是通过uvmalloc分配物理内存，loadseg将段加载进内存。xv6程序的elf文件包含两个LOAD段，data段和text段，可以通过readelf看一下：
这两个段分别加载到虚拟内存的第0页和第1页中。同理，这两页属于低地址的用户内存，需要2页（二级页表、三级页表）+2页来分别存放这两个段。
接着，exec为用户栈分配内存：
这里的USERSTACK值为1，因为xv6固定用户栈大小为一页，后面的+1多出的一页用于page guard，便于栈溢出的处理。另外栈是紧挨着data段和text段之后分配的，他们属于同一个三级页表，不需要额外分配页表，因此栈分配一共分配了2页
exec的最后，还调用了proc_freepagetable来释放旧页表和旧用户内存：
s’d’s
其中的两个uvmunmap释放pte映射（避免后续uvmfree的时候意外释放trampoline和trapframe的物理内存），并不释放物理页，因为trampoline是整个操作系统共享的不需要释放，而trapframe是用户态和内核态转换时的用到的存储区域，十分重要，同样不会释放（关于trapframe和trampoline的详细说明可以查阅book-riscv）。最后的uvmfree则是释放旧页表占用的内存（5页）以及用户内存（4页），共9页。
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