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2024 春夏季开源操作系统训练营 日记

Nelson Boss  included in  category study
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2024 春夏季 操作系统训练营正在进行中：4/7-6/30。

注意：本文所有观点仅为个人想法，不具有任何法律效益。

相关资料：

这几天主要就是在写 rustlings。完成到 102/110。

我越学越觉得 Rust 的很多特性其实是为了给他严格的所有权机制打补丁。最明显的就是生命周期了，还有诸如 unsafe 等。刚好最近同时也在一家公司实习做操作系统内核开发，正在使用 C 语言，因此对这两门语言的风格深有所感：

  • C 的原则就是「完全相信使用者」，因此你可以用 C 实现几乎所有操作，非常自由。但是为了安全，必须人为设计一些规范来进行约束。
  • Rust 的原则则是「完全不相信使用者」，所以你会发现 Rust 的很多语法都是为了约束程序员，强迫程序员写出安全的代码。但是，有些时候编译器还是不够聪明，或者说是无法进行判断，因此必须开点绿灯——unsafe。

在 Rust 身上可以找到很多为了弥补所有权机制而设计的语法，因此在学习的时候才会觉得 Rust 的语法很复杂。不过这种「语言规定好的规范」对于多人之间的项目合作，特别是开源来说，就是一种优势了。相比于 C 语言项目之间可能存在代码风格相差巨大的情况，Rust 写出来的代码基本上不会有太大的风格差异，这样在参考别人的代码，以及贡献代码的时候就会更为轻松。

完成：

  • 完成 rustlings。

问题：

  • 宏 #[derive] 和 #[link] 还不太熟悉作用与用法。

笔记：

  • 101-102 中的 NonNull() 是一个裸指针类型，但是实际使用的时候需要用 .as_ptr() 来获取成为真正的裸指针，并且需要在 unsafe {} 中操作。
  • NonNull() 的 .as_ptr() 和 .as_ref() 的区别是：前者返回的是指针，后者返回的是引用。换句话来说，前者需要解引用才能使用，后者直接使用就好。
  • let mut b = &mut b 中，前面的 mut 代表 b 可以绑定到另一个变量上，后面的 mut 才是代表可变借用。
  • 使用借用需要用 * 来解引用，不过如果调用了方法的话，Rust 会自动解引用：(*a).fun() 可以简化为 a.fun()。
  • let a = || {}; 的意思并不是计算闭包的值然后绑定给变量 a，而是将这个闭包绑定到 a，后续就可以用 a() 来调用闭包。

这两天在弄别的事情，没有进行 OS Camp 训练。

完成：

  • 准备开始学习 rCore，配置相关环境，阅读第零章。
  • 阅读第一章，并完成实验。

问题：

笔记：

  • SMP 代表一种多核内存结构架构。具有多核的操作系统在启动的时候会有一个主核 0 先启动，然后再依次启动其他的从核。每次复位或者加电后，主核总是立即启动，从核总是延时启动。

这段时间在弄别的事情，没有进行 OS Camp 训练。

完成：

  • 完成训练营 rCore 环境配置。
  • 阅读讲义 ch1-2。

笔记：

  • 操作系统用户态和内核态的切换是通过机器指令在硬件上实现的，在 RISC-V 中这个指令是 ecall。因此，当一个应用程序想要进行系统调用的时候，需要按照约定将参数放入寄存器中，然后执行 ecall 指令，这时硬件会自动保存当前 PC 寄存器的值到 CSR 中（特权级别的控制和状态寄存器，如mepc或scause），然后设置异常原因寄存器，以指示发生了环境调用异常，接着跳转到预设的异常处理程序地址，这个地址在启动时由操作系统或监控程序设置在mtvec（机器模式陷阱向量基址寄存器）或stvec（监督模式陷阱向量基址寄存器）中。至于其他通用寄存器的值，则需要操作系统来进行保存和还原。

完成：

完成：

  • 阅读完 ch3。
  • 完成 lab1 实验。

这期间在做别的事情，没有进行训练营学习。

完成：

  • 完成 lab1 实验报告的撰写。
  • 开始学习 ch4。

进度：

  • 继续学习 lab 2。

笔记：

  • 内核态采用恒等映射，用户态不采用。

完成：

  • 完成 lab2 (ch4) 实验
  • 进行

笔记：

  • GDB 在实现了切换地址空间后就无法进行调试了
  • 折腾了半天终于把分页机制弄清楚了……我之前一直在想缺页会怎么办，但其实并不会发生缺页，因为我们没有实现虚拟内存！所以一旦缺页就一定是非法内存访问。
  • 恒等映射只是在内核态使用，而且就是会和用户态分配的内存发生冲突。这样就可以直接访问物理内存，从而能够在内核态对用户态的数据进行访问。而用户态的页表采用的是 Framed，所以不能访问内核态和其他用户态的内存。
  • 当我们尝试在代码中解引用的时候，就看当前 satp 是哪个地址空间，硬件就会已经对应的页表去访问物理地址。

进度：

  • 完成 lab3 实验。

问题：

  • 当 git checkout 到任意一个之前的提交后，make run 无法正常编译。

    是 os 目录下的 Makefile 文件中的第 26 行：

    1

    CHAPTER ?= $(shell git rev-parse --abbrev-ref HEAD | sed -E 's/ch([0-9])/\1/')

    这里会将目前 HEAD 所指向的节点的名字用正则表达式取出目前所在的 ch，然后在第 50 行传入 user 目录的 make run 来编译对应 ch 的应用程序。

    如果目前 HEAD 所指向的节点不是 ch* 的话，那么这里的正则表达式就会失效，然后就会传出一个非法的参数，影响 user 目录的编译。

    • 解决方法：在编译的时候手动指定 make run CHATPER=[0-9] 就能解决。

进度：

  • 完成 lab4 实验。

没有进行操作系统相关学习。

进度：

  • 完成 lab5 实验。
Updated on 2024-05-31
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